Đồ án tốt nghiệp:" Trang bị điện"

Chia sẻ: minhtuan

Máy doa thuộc nhóm máy cắt gọt kim loại . Doa là một phương pháp gia công chi tiết ,doa thuộc công đoạn gia công tinh ,nó gia công các lỗ đã được khoan ,khoét, những lỗ hình côn, hình trụ, cắt ren. Ngoài ra máy doa còn có thể được dung để phay. Da là một phương pháp gia công tinh nó có thể đạt độ bóng bề mặt từ ∇6-∇9 và cấp chinh xác từ 4 - 2 hoặc cấp chính xác

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

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp:" Trang bị điện"

Trường………………….
Khoa ………………..




Đồ án tốt nghiệp



Trang thiết bị điện
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà


Lời nói đầu


Trong điều kiện công cuộc kiến thiêt nước nhà đang bước vào thời kỳ công
nghiệp hoá - hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách
thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những người chủ tương lai của đất nước
những nhiệm vụ năng nề. Đất nước đang cần sức lực và trí tuệ cũng như lòng nhiệt
huyết của những trí thức trẻ, trong đó có những kỹ sư tương lai.
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và
trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi
từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn của
sản xuất đòi hỏi những người kĩ sư điện tương lai phải được trang bị những kiến
thức chuyên nghành một cách sau rộng.
Trong khuôn khổ chương trình đào tạo kỹ sư nghành tự động hoá - cung cấp
điện; nhằm giúp cho sinh viên trước khi ra trường có điều kiện hệ thống hoá lại
những kiến thức đã được trang bị ở trường cũng như có điều kiện tiếp cận với
những mô hình kỹ thuật chuyên nghành của thực tiễn trong sản xuất, đồng thời
cũng giúp cho sinh viên có cơ hội tư duy độc lập nghiên cứu và thiết kế. Trường
Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên tổ chức cho sinh viên trước khi ra
trường làm đồ án tốt nghiệp - bản đồ án tốt nghiệp này ra đời trong hoàn cảnh đó.
Thực tiễn trong các xí nghiệp công nghiệp hiện nay đang đặt ra vấn đề là phải cải
tạo, nâng cấp lại những thiết bị và dây truyền sản xuất cũ theo quan điểm là giữ lại
những phần thiết bị đã hoàn thiện hoặc còn phù hợp, cải tạo và thay thế những
phần đã lạc hậu hoặc có nhiều nhược điểm để cho ra những thiết bị có độ hoàn
thiện cao. Khi đưa vào sản xuất cho năng suất và chất lượng sản phẩm cao. Dựa
trên nền tảng đó bản đồ án thiét kế hệ thống trang bị điện cho truyền động ăn dao
của máy doa vạn năng 2620B tập trung vào giải quyết, cải tạo hệ thống trang bị
điện cho máy. Bản đồ án gồm 5 phần:
Phần I: Tìm hiểu công nghệ của máy


4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Phần II: Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Phần III: Tính chọn thiết bị
Phần IV: Xây dựng đặc tính tĩnh
PhầnV: Xây dựng đặc tính quá độ - xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống
Trên tinh thần làm việc nghiêm túc, với những lỗ lực cao của bản thân nội
dung của bản đồ án được xây dựng trên cơ sở những tính toán logic và khoa học
có tính thuyết phục cao. Bản đồ án được trình bày một cách logic,gọn nhằm giúp
cho người đọc dễ hiểu, các số liệu được lấy từ những tài liệu có uy tín. Tuy nhiên,
do kiến thức còn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên
bản đồ án không khỏi còn những khiếm khuyết. Em mong nhận được sự góp xây
dựng của các thầy cũng như bè bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn.
Trong qúa trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo
nhiệt tình của các thầy giáo cũng như sự góp ý xây dựng của các bạn bè đồng
nghiệp. Đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Trần Xuân Minh công tác trong bộ môn tự
động hoá của trường. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ này.
Tác giả thiết kế
Sinh Viên




ĐINH VĂN HÀ




5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




PHẦN I
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CỦA MÁY




6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

I.1 CHỨC NĂNG - CÔNG DỤNG CỦA MÁY DOA
I- chức năng và công dụng của máy doa


Máy doa thuộc nhóm máy cắt gọt kim loại . Doa là một phương pháp gia
công chi tiết ,doa thuộc công đoạn gia công tinh ,nó gia công các lỗ đã được
khoan ,khoét, những lỗ hình côn, hình trụ, cắt ren. Ngoài ra máy doa còn có thể
được dung để phay.
Da là một phương pháp gia công tinh nó có thể đạt độ bóng bề mặt từ
∇6-∇9 và cấp chinh xác từ 4 - 2 hoặc cấp chính xác 1.


II- phân loại máy doa
Máy doa là máy gia công cắt gọt kim loại . Trên truyền động chính của
máy có thể gá mũi khoan hoặc mũi doa, vì vậy máy có thể gia công thô (
khoan ,khoét các lỗ hình côn ,hình trụ); có thể gia công tinh khi gá mũi doa.
Đặc điểm của máy doa là có thể gia công đồng thời nhiều lỗ có trục song
song hoặc trục thẳng góc với nhau.
Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ , công dụng và mức độ
chuyên môn hoá khác nhau.
- Nếu phân loại theo chức năng, công dụng có thể phân ra :
+ Máy khoan , khoét
+ Máy doa
- Phân loại theo chuyển động :
+Doa đứng: dao quay theo phương thẳng đứng
+Doa ngang: dao quay theo phương nằm ngang
- Phân loại theo mức độ trang bị điện :
+Loại đơn giản: thường dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc độ về
điện.
+Loại trung bình thường dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng cách
thay đổi số đôi cực hoặc dùng ddộng cơ một chiều nhưng là hệ thống hở.

7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+Loại phức tạp : dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển theo
hệ kín hoặc có thể điều khiển theo chương trình . Đây là loại máy doa gia
công có độ chính xác rất cao.
- Nếu phân loại theo trọng lượng của máy ,ta có:
+Loại nhỏ : trọng lượng của máy nhỏ hơn 10 tấn
+Loại trung bình :trọng lượng của máy từ 10 - 100 tấn
+Loại lớn: trọng lượng máy lớn hơn 100 tấn.
I.2 GIỚI THIỆU MÁY DOA 2620B
I-Giới thiệu máy
1/ Chức năng của máy
Máy doa ngang 2620B năm trong nhóm máy cắt got kim loại thứ ba,Đây là
loại máy có vay trò quan trọng trong nền công nghiệp bởi vì nó là loại máy
doa vạn năng . Loại máy này có hệ thống trang bị điện hiện đại, nó có thể gia
công được nhiều loại chi tiết khác nhau, khả năng công nghệ của nó có thể
dùng để doa, khoan, khoét, phay với các nguyên công sau:
- Nguyên công doa: thường doa các lỗ hình côn ,hình trụ, các mặt phẳng
vuông góc với nhau có độ định tâm cao.
- Nguyên công tiện: khi nắp lưỡi dao tiện thì có thể tiện trong ,cắt mặt đầu, cắt
ren... Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn dao được truyền từ
trục chính.
-Nguyên công khoan: khi cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thể thực
hiện trên máy doa, nguyên công này thường nặng nề nhất.
- Nguyên công phay: phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong ,phay mặt
ngoài.
2/ Cảc truyền động cơ bản của máy doa
a, Truyền động chính
Truyền động chính trong máy doa 2620B là truyền động quay mâm gá
dao, truyền động này được thực hiện nhờ động cơ KĐB ro to lồng sóc, thay đổi
tốc độ nhờ thay đổi cách đấy dây từ ΔΔ-YY

8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Tốc độ của trục và mâm gá dao thay đổi trong phạm vi rộng có cấp nhờ
hộp tốc độ Khi thay đổi tốc độ nếu các bánh răng chưa ăn khớp động cơ được
đóng điện với mô men nhỏ tạo điêù kiện cho các bánh răng vào ăn khớp,
truyền động này có nhiều cấp tốc độ nhờ kết hợp cả hai phương pháp thay đổi
tốc độ bằng điện và bằng cơ khí.
Động cơ chính được hãm ngược sau khi ấn nút dừng hoặc sau khi ấn nút
thử máy.
b, Truyền động ăn dao
Bao gồm các truyền động:
- Chuyển động tịnh tiến theo phương ngang.
-Chuyển động sang trái.
-Chuyển động sang phải
Ngoài ra còn có chuyển động của bàn máy và ụ máy theo hai chiều, các
chuyển động này được truyền động bằng động cơ điện một chiều kích từ độc
lập và nó là truyền động quan trọng nhất, phức tạp nhất trong máy doa với
những yêu cầu về các thông số chất lượng rất cao.
c, Các truyền động phụ
- Truyền động di chuyển cơ cấu kẹp chi tiết, được thực hiện nhờ động cơ KĐB
ro to lồng sóc.
- Các truyền động bơm nước, bơm dầu...
3- Kết cấu của máy doa 2620B
a, Thân máy
Là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có hai ụ
b, Ụ chính
Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so vớithân máy. Động
cơ trục chính được gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình di chuyển
được thực hiên nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao .
c, Ụ trục phụ



9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Nằm trên thân máy có thể chuyển động tịnh tiến nhờ động cơ ăn dao
hoặc bằng tay. Khi gia công chi tiết có đòi hỏi độ chính xác cao thì nó có tác
dụng giữ dao.
d, Bàn máy
Được bố trí giữa hai ụ, có thể di chuyển ngang, dọc, qua trái, qua phải.
4/ Các chế độ vận hành của máy
a, Máy doa ngang 2620B có các chế độ vận hành sau:
+Truyền dộng ăn dao nhờ hai chế độ vận hành bằng tay hoặc tự động.
+ Trong quá trình vận hành có thể thưc hiện chạy nhanh bàn dao bằng
phương pháp giảm từ thông động cơ. Chỉnh định toạ độ của ụ, trục nhờ hệ kính
phóng đại quang học.
+Điều khiển máy nhờ các nút bấm và tay gạt, chúng được bố chí trên hai ụ
máy.
b,Các thông số kỹ thuật của máy
+Đường kính trục chính D= 90 mm
+Kích thước bàn máy 900 - 1200 mm
+ Độ dịch chuyển dọc của bàn máy :1090 mm
+ Độ dịch chuyển hướng tâm của mâm cặp :170 mm
+ Tốc độ quay của trục chính :12,5- 2000 V/p
+ Mô men cực đại trên trục chính :308 KN.m
+ Tốc độ quay của mâm cặp: 80-200 V/p
+ Phạm vi ăn dao của bàn : 1,4 - 1110 mm/p
+ Pham vi ăn dao của ụ : 1,4 - 1170 mm/p
+ Phạm vi ăn dao của mâm cặp : 9,8 - 700 mm/p
+ Phạm vi ăn dao của trục chính : 2,2 - 1760 mm/p
+ Lực ăn dao cực đại của trục chính : 1500 KN
+ Lực ăn dao cực đại của ụ : 2000 KN
+ Lực ăn dao cực đại của bàn máy : 2000 KN
+ Kích thước lỗ doa lớn nhất khi gia công :

10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

- Bằng trục chính :320 mm
- Bằng mâm cặp :600 mm
+ Kích thước lớn nhất khi tiện mặt đầu :550 mm
+ Trọng lượng lớn nhất của chi tiết gia công :200 Kg
+ Trọng lượng bàn máy : 1500 Kg
+ Kích thước máy :750 x 3000 x 3000 mm
+ Động cơ truyền động chính là động cơ KĐB ro to lồng sóc có hai cấp tốc
độ .
Pđm =10 Kw
Tốc độ định mức : Nđm = 1460 , 2890 (v/p)
+ Động cơ truyền động ăn dao là động cơ một chiều kích từ độc lập.


II-Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620B
Trong máy doa ngang 2620B truyền động ăn dao là truyền động phức tạp
nhất, nó đòi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hoá cao. ở truyền
động này dùng động cơ một chiêu kích từ độc lập, truyền động này có các yêu
cầu về chỉ tiêu chất lượng như sau:


1, Phạm vi điều chỉnh tốc độ


Truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620B có yêu cầu phạm vi tốc
độ rộng, dải điều chỉnh được đặc trưng bởi hệ số:
n max 2000
D= =
n min 1
2, Độ trơn khi điều chỉnh
Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau như doa lỗ có đường
kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn . Để đảm bảo chất
lượng gia công bề mặt có độ bóng từ ∇6- ∇9 thì tốc độ phải được điều chỉnh
vô cấp.

11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

n i +1
ϕ= =1
ni
4,Độ ổn định tốc độ khi làm việc


Để đảm bảo duy trì ổn định tốc độ đạt mức chính xác cao ngay cả khi
tốc độ truyền động chính thay đổi . Khi phụ tải biến đổi từ 0 ÷ Mmax thì yêu
cầu độ sụt tốc độ là:
n 0 i − n dmi
Δn = ≤ (3 ÷ 5)%
n 0i
4,Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ


Truyền độmg ăn dao của máy bao gồm các chuyển động tịnh tiến, nếu
mô men cản MC do lực kéo ăn dao qui định thì nó phải đảm bảo phụ tải có mô
men M lớn nhất.
Nếu yêu cầu mô men M = const thì Mmax này được xác định bởi lực ăn
dao, bao gồm : lực kéo Fx ,tổn hao ma sát trên gờ trượt của máy.
Trong hầu hết phạm vi điều chỉnh ở vùng tốc độ thấp lực ăn dao bị hạn chế bởi
chiều sâu cắt do Fx không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăn dao.
Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao còn phụ thuộc vào công suất của truyền động
chính vì những cấp ăn dao cực đại chỉ sử dụng với các cấp tốc độ chính xác
cực đại, do đó có thể dẫn tới quá tải và gây nguy hiểm cho truyền động chính.
Mặt khác, cũng với cấp tốc độ này thường dùng để gia công tinh lên lực ăn
dao không cần lớn, nếu có kể đến sự biến đổi của lực ma sát trên gờ trượt ảnh
hưởng tới tốc độ thì lực kéo bàn là Qn và được biểu diễn như hình vẽ sau :




12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




MC,PC
F,Q

MC Qđm

Fđm

PC




n
0
n0 n1 n2 v

Hình 1-1


Ở vùng tốc độ gia công ta có:
M=const , P tỉ lệ với U
Ở vùng chạy dao nhanh:
M≈ P/n ; P=const


5,Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải
Trong quá trình làm việc thường xảy ra quá tải tĩnh và quá tải động
- Quá tải tĩnh: do vật liệu không đồng nhất, khi dao cắt đi vào vùng chai cứng
hoặc khi nhiệt độ tăng quá làm cho công suất cắt tăng dẫn tới quá tải.
-Quá tải động:đó là các quá trình khởi động ,hãm , đảo chiều. Để rút ngán thời
gian quá tải động thì cần phải rút ngắn quá trình này.
∗Các biện pháp han chế phụ tải:
+ Hạn chế phụ tải truyền động chính thông qua truyền động ăn dao.
+ Hạn chế phụ tải tĩnh và động bằng phương pháp sử dụng khâu phản hồi âm
dòng có ngắt.

13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

6, Yêu cầu hãm dừng chính xác
Việc dừng máy chính xác là một yêu cầu rất qua trọng. Bởi vì khi dừng
chính xác thì đảm bảo chất lượng sản phẩm, tăng năng suất của máy, an toàn
cho thiết bị và người vận hành.
Các biện pháp nâng cao chất lượng quá trình hãm ( giảm thời gian hãm )
- Sử dụng những thiết bị khống chế.
-Tăng gia tốc của hệ thống.
-Sử dụng những vật liệu nhẹ để giảm thành phần mô men quán tính.
- Tăng lực cản bằng cơ khí.
- Hãm bằng điện , sử dụng một trong ba phương pháp:
+ Hãm ngược
+Hãm động năng
+ Hãm tái sinh
- Giảm tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
7, Yêu cầu về đảo chiều
Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620B là có đảo chiều, để đảm bảo
năng suất cho máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng.
8, Yêu cầu về kinh tế
+ Hệ thống thiết kế ra phải đảm bảo có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, thuận thiện
cho vận hành và sửa chữa.
+Vốn đầu tư mua sắm thiết bị , chi phí vận hành phải hợp lý.
+Giá thành hệ thống h, trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật.




14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




PHẦN II
THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ




15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

2. 1 GIỚI THIỆU CHUNG
I- Khái niệm chung
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các máy sản suất ngày
càng đa dạng và có nhiều chức năng dẫn tới hệ thống trang bị điện ngày càng
phức tạp và đòi hỏi độ chính xác, tin cậy cao.
Do bộ biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều có thể sử
dụng nhiều thiết bị như hệ thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van .
Chúng được điều khiển theo những nguyên tắc khác nhau và có những ưu,
nhược điểm khác nhau; khi kết hợp những hệ thống này với động cơ điện một
chiều ta có được những hệ thống truyền động có chất lượng khác nhau. Do đó
để có được một phương án truyền động phù hợp với từng loại công nghệ đòi
hỏi nhà thiết kế phải có sự so sánh logic dựa trên những chỉ tiêu về kỹ thuật và
kinh tế.
II- Nội dung chọn phương án
Trong thực tế, khi đứng trước một vấn đề sẽ có nhiều phương án giải
quyết. Tuy nhiên mỗi phương án có những ưu, nhược điểm riêng và nhiệm vụ
của nhà thiết kế là phải chọn ra được phương án tốt nhất.
Đối với các hệ thống truyền động đơn giản không có những yêu cầu cao
thì chỉ cần dùng các động cơ xoay chiều với hệ thống điều khiển đơn giản. Còn
các hệ thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao về chất lượng như điều
chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng, đảo chều thì phải dùng động cơ một chiều, các
hệ thống điều khiển đi với nó phải đảm bảo được các yêu cầu và có khả năng
tự động hoá cao.
Như vậy, để chọn được hệ thống truyền động phù hợp chúng ta phải dựa
vào công nghệ của máy từ đó đưa ra những phương án đáp ứng được yêu cầu
công nghệ này. Để chọn được phương án tốt nhất trong các phương án đưa ra
cần so sánh chúng về kỹ thuật và kinh tế. Đối với truyền động động cơ điện
một chiều thì bộ biến đổi là phần tử rất quan trọng, nó quyết định đến chất



16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

lượng của hệ thống. Do đó việc chọn lựa phương án của ta là chọn bộ biến đổi
thông qua việc xét ở hệ thống ( bộ biến đổi - động cơ ).
III- Ý nghĩa của việc lựa chọn phương án
Việc so sánh lựa chọn được phương án hợp lý nhất có một ý nghĩa đặc
biệt quan trọng, nó được thể hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ của máy sản suất.
+ Đảm bảo làm việc tin cậy, lâu dài.
+ Giảm giá thành sản phẩm và tăng năg suất lao động.
+ Khi sải ra hỏng hóc có thể sửa chữa, thay thế dễ dàng với các linh kiện ,
thiết bị dự trữ sẵn có, dễ kiếm, dễ mua.
2-2 CÁC PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
I- Các phương án đưa ra
Để có dược phương án truyền động phù hợp xét trên cả hai khía cạnh kỹ
thuật và kinh tế cho truyền động ăn dao của máy doa 2620B, ở đây em đưa ra
một số phương án mà đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật công nghệ của
truyền động để từ đó làm căn cứ chọn ra phương án tốt nhất.
Yêu cầu công nghệ của truyền động ăn dao máy doa có những đặc điểm
sau:
+ Phạm vi điều chỉnh:
D= 2000:1
+ Độ trơn khi điều chỉnh:
n i +1
ϕ= =1
ni
+Độ ổn định tốc độ khi làm việc :
n oi − n dm
Δn = ≤ (3 ÷ 5)%
n oi




17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Ta thấy rằng do phạm vi điều chỉnh đòi hỏi rộng D=2000:1 do vậy các
hệ thống khuyếch đại từ - động cơ, máy phát - động cơ không thoả mãn được
chỉ tiêu này. Do vậy ta loại hai phương án này và đưa ra ba phương án sau:
+ Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ .
+ Hệ thống van - động cơ.
+ Hệ thống xung áp - động cơ.
II- Phương án I
Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ

( ∋MY- Đ )
1,Giới thiệu hệ thống
a, Sơ đồ


A B C




∋MY CKĐ
Đ
Đ/C

FT


CKF




UĐK
ϒn


Ucđ



Hình 2-1



18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




+ FT :là máy phát tốc , có nhiệm vụ khâu phản hồi âm tốc độ
+ CKĐ, CKF: là cuộn kích từ của động cơ và máy điện khuyếch đại.
+ KĐ: là khâu khuyếch đại, thực hiện nhiệm vụ khuyêch đai tín hiệu điều
khiển UĐK
+U đ :là điện áp đặt
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử động cơ sơ cấp Đ/C quay với tốc độ ω= const , khi ta đặt vào hệ
thống một điện áp đặt Uđ , thông qua mạch khuyếch đại, cuộn dây CKF được
cấp điện, ∋MY được kích thích sẽ phát ra điện áp một chiều cấp cho động cơ
→ động cơ quay .
Do đặc điểm của ∋MY là có cuộn dọc, cuộn ngang ; cuộn ngang được
nối ngắn mạch nên có dòng điện lớn và sinh ra từ thông lớn. Do vậy hệ thống
có hệ số khuyếch đại rất lớn.
- Nếu trong quá trình làm việc vì một nguyên nhân nào đó mà làm cho
tốc độ đông cơ giảm, qua biểu thức Uđk =Uđ - ϒn ta thấy khi n giảm thì Uđk
tăng qua mạch khuyếch đại ICKF tăng và Ud tăng → tốc độ động cơ tăng về trị
số yêu cầu.
Khi tốc độ động cơ tăng quá mức thì quá trình diễn ra ngược lại. Đó là
nguyên lý ổn định tốc độ.
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
ta có : ICKF = KKĐUđk = KKĐ ( Uđ - ϒn )
E ∋ = Kd KNICK∋ ω∋
E∋ = KdKNKKĐ ω∋ (Uđ- ϒn )
đặt :KdKNKKĐ ω = K
→ E∋MY= K(U - ϒn )


19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Xây dựng phương trình đặc tính cơ của hệ thống:
Uu R + R uE
n= − ud Iu
Kdφd Kdφd
U u = E EMY
E R + R ud
⇒ n = EMY − uE Iu
Kdφd Kdφd
K ( U cd − γ n ) R uE + R ud
⇔ n= − Iu
Kdφd Kdφd

Sau khi biến đổi biểu thức này ta được:
KU cd R
n= − I (*)
Kd φd + γ.K Kdφd u

Trong đó : K = KđKNKKĐω∋
Uđ : là điện áp đặt.
R = Rư∋ + Rưđ
n0 max
Phương trình ( ∗ ) là phương trình
đặc tính cơ của hệ thống. Ta thấy
rằng độ cứng của đặc tính là:
R
β= n0 min
Kdφd + γ.K
0
I,M
Hình 2-2
Độ cứng khi có mạch vòng phản
hồi âm tốc độ đã được cải thiện rất nhiều.
Họ đặc tính cơ của hệ thống được vẽ trên hình 2-2.


4, Đánh giá chất lượng hệ thống
a, Ưu điểm
+ Hệ thống làm việc rất linh hoạt.
+ Họ đặc tính cơ có dạng tuyến tính.




20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+Việc điều chỉnh đều được thực hiện trên mạch kích từ nên thuận tiện cho
tự động hoá , nâng cao chất lượng hệ thống.
+ Có hệ số khuyếch đại lớn.
b, Nhược điểm
+ có nhiều thiết bị quay ,gây ồn.
+ Hiệu suất sử dụng điện năng thấp η = ηĐ/C η∋ ηđ = 0,3 - 0,5
+Diện tích lắp đặt lớn, đòi hỏi nền móng đặc biệt.


III - Phương án II
Hệ thống van - động cơ
(T - Đ )
1,Giới thiệu
a, Sơ đồ


b,Các phần tử của sơ đồ


+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập,thực hiện chức năng biến
năng lượng điện một chiều thành cơ năng truyền
động cho cơ cấu sản xuất.
+ BBĐ: là bộ biến đổi van có điều khiển , thực hiện chức năng
biến năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng
điện một chiều cung cấp cho động cơ.
+ Uđ tín hiệu điện áp đặt.
+ FT máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+TH & KĐ là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu
+ FX là mạch phát xung.




21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




A B C




BBĐ CKĐ Đ
FT



XĐK




TH
& ϒn
FX




Hình 2-3



2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích hợp,
lúc này động cơ vẫn chưa làm việc . Khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt
Uđ ứng với một tốc độ nào đó của động cơ.Thông qua khâu TH & KH và mạch
FX sẽ suất hiện các xung đưa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến
đổi

22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

bộ biến đổi , nếu lúc này nhóm van nào đó đang được đặt điện áp thuận , van
sẽ mở với góc mở α . Đầu ra của BBĐ có điện áp Ud đặt nên phần ứng động
cơ → động cơ quay với tốc độ ứng với Uđ ban đầu.
Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ
động cơ giảm thì qua biểu thức : UĐK = Uđ - ϒn
khi n giảm → UĐK tăng → α giảm → Ud tăng → n tăng về điểm làm việc yêu
cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngược lại. Đây là
nguyên lý ổn định tốc độ.
3,Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện động của BBĐ:
Eb = Ebm cosα = Ub ( Ub =UƯ : điện áp đầu ra của bộ biến đổi )
Eb = KKĐKb( Uđ - ϒn )
K KD K b ( U d − γn)
α = actg
E bm

+Phương trình đặc tính cơ của hệ thống:
Ub R + Ru K K U R + Ru
n= − b I u = KD b d − b I
Kd φd Kd φd Kd φd Kd φd u


K KD K b U cd Rb + Ru
⇒n= − I
Kd φd K d φ d + γ . K KD K b u


Đây là phương trình đặc tính cơ của hệ thống.Từ đây ta vẽ được họ đặc
tính cơ
của hệ thống trên hình 2-4.
n
n0max



M
0




23
Hình 2-4
U U
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




4, Đánh giá chất lượng hệ thống
a, Ưu điểm:
+ Do sử dụng các thiết bị bán dẫn ở bộ biến đổi nên hệ thống có độ tác động
nhanh cao, hiệu suất hệ thống cao.
+ Là bộ biến đổi tĩnh có kết cấu gọn nhẹ, không yêu cầu nền móng đặc biệt.
+ Dễ thiết lập các hệ thống tự động kín để nâng cao chất lượng hệ thống.
b, Nhược điểm
+ Khả năng chịu quá tải về dòng, áp nhỏ; khi có gia tốc dòng và áp du/dt,
di/dt có nguy cơ làm hỏng các lớp tiếp giáp.
+Sức điện động của bộ biến đổicó dạng đập mạch làm phát sinh thành phần
sóng hài bậc cao gây phát nóng động cơ ( có thể khắc phục nhược điểm này
bằng cách mắc thêm các cuộn kháng ).
+ Hệ thống làm việc có cosϕ nhỏ.
IV - Phương án III
Hệ thống xung áp - động cơ
1, Giới thiệu
a, Sơ đồ
-

CKĐ
U
D0
Đ
MK
FT

+
XK
XM
ϒn
Uđk
FX KĐ
Ucđ
B B




24

Hình 2-5
U U
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




b,Các phần tử của hệ thống
+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện chức năng biến đổi điện năng
một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất. CKĐ là cuộn kích
từ của động cơ.
+ MK : là mạch khoá van có nhiệm vụ tạo xung điện áp ngược đặt nên van đẻ
khoá van.
+ T :tiristo chức năng như một khoá đóng mở để băm điện áp nguồn một
chiều.
+ FT : là máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+Uđ: là tín hiệu điện áp chủ đạo.
+KĐ : là mạch khuyếch đại, có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu điện áp Uđk để
đưa vào mạch FX.
+FX : là mạch phát xung có nhiệm vụ phát ra xung mở cho van T và xung
khoá cho mạch cho mạch khoá van MK.
+ DO: là van diốt.
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu ta đặt vào hệ thống một điện áp chủ đạo Uđ ( khi hệ
thống đã được đóng vào nguồn một chiều ) qua nút tổng hợp tín hiệu ta có:
Uđk = Uđ - ϒn
Tuy nhiên ban đầu n = 0 → Uđk = Uđ , tín hiệu này qua mạch KĐ được
đưa tới mạch FX sẽ pháp ra xng mở đưa tới chân điều khiển của van T và ở
đầu ra có sức điện động ra Eb.
t1
Eb = U
TCK
Sức điện động này được đặt nên động cơ và động cơ sẽ quay với tốc độ
tương ứng với điện áp đặt ban đầu. Khi muốn thay đổi tốc độ động

25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

cơ ta thay đổi Uđ .
Trong quá trình làm việc giả sử
nguyên nhân nào đó mà tốc độ động cơ giảm
khi đó qua mạch phản hồi âm tốc độ ta có:
Uđk = Uđ - ϒn
Khi n giảm → Uđk tăng → t1=KUđk tăng → Eb tăng và tốc độ động cơ
sẽ tăng về giá trị đặt.

U




t1
t
TCK




Nếu tốc độ động cơ tăng quá tốc độ đặt thì quá trình diễn ra ngược lại.
Đây là nguyên lý ổn định tốc độ .
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện động của BBĐ:
t1
Eb = U
TCK
Phương trình đặc tính cơ của hê thống:
Eb R + Ru t1 U R + Ru
n= − b Iu = − b I
Kd φ d Kd φ d TCK Kd φd Kd φ d u
t1 = K1 udk = K1 ( Ucd − γ . n)
K1 Ucd Rb + Ru
⇒n= − I
TCK Kd φd + K1 γ TCK Kd φd + K1 γ u


Đây làp phương trình đặc tính cơ của hệ thống
từ phương trình này ta có họ đặc tính cơ của


26
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

hệ thống như hình vẽ.



n
n0max




0





-n0max

Hình 2-6


4, Đánh giá chất lượng hệ thống
a,Ưu điểm
+ Hệ thống này được dùng ở những nơi có
nguồn một chiều có công suất » công suất
của động cơ và khi đó trong sơ đồ thay thế có thể bỏ qua Rb và đặc tính cơ có
độ cứng cao.
+ Hệ thống này dùng ít van động lực .
+Dễ tự động hoá.
b, Nhược điểm
+ Phải có nguồn một chiều hoặc kèm theo bộ nguồn xuay chiều - một chiều.
+ Dạng điện áp ra có dạng xung gây tổn thất phụ trong động cơ.
+Bộ biến đổi này khi làm việc có thể rơi vào chế độ dòng gián đoạn.
V- Chọn phương án truyền động



27
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Trong cả ba phương án đưa ra đều đáp ứng được yêu cầu công nghệ của
truyền động ăn dao của máy doa. Tuy nhiên, phương án I với những nhược
điểm căn bản là:
+ Giá thành đắt vì phải sử dụng nhiều máy điện quay.
+ Gây tiếng ồn, tốn diện tích lắp đặt.
+ Hiệu suất thấp → chi phí vận hành lớn.
Vì những lý do đó ta loại phương án này. Vấn đề là lựa chọn một trong
hai phương án còn lại.
Trong hai phương án còn lại ta thấy rằng phương án III đòi hỏi phải có
nguồn một chiều với công suất lớn, điều này không phải nhà máy cơ khí nào
cũng có được. Trong trường hợp không có nguồn một chiều thì ta phải tạo ra
nó từ nguồn xoay chiều , khi đó phương án III trở nên phức tạp hơn phương án
II.
Mặt khác đối với truyền động ăn dao của máy doa đòi hỏi phạm vi điều chỉnh
rất lớn
( D= 2000:1). Như vậy nếu sử dụng phương án III ở vùng tốc độ thấp hệ thống
rất dễ rơi vào làm việc ở chế độ dòng gián đoạn. mà muốn khác phục điều này
cần phải có cuộn kháng với LK rất lớn.
Từ những phân tích như vậy ta thấy rằng phương án II có tính ưu việt
hơn cả. Ta chọn phương án II làm phương án truyền động cho truyền động ăn
dao của máy doa.
2. 3 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
Mạch điện nguyên lý của hệ thống truyền động điện gồm hai phần:
+ Mạch động lực.
+ Mạch diều khiển.
Mạch động lực là phần tử trực tiếp thực hiện các quá trình năng lượng
theo yêu cầu công nghệ đặt ra. Mạch điều khiển có chức năng diều khiển mạch
động lực thực hiện các quá trình công nghệ . Như vậy khi thiết kế sơ đồ
nguyên lý phải đi từ mạch động lực.

28
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

I-Thiết kế mạch động lực
Mạch động lực bao gồm các phần tử: sơ đồ chỉnh lưu, cuộn kháng, máy
biến áp động lực, các phần tử R- C. Theo phương án đã chọn thì động cơ là
động cơ một chiều kích từ độc lập. Như vậy,việc thiết kế sơ đồ mạch động lực
chỉ còn là lựa chọn các phần tử khác cho phù hợp.
1, Chọn sơ đồ chỉnh lưu
Có nhiều sơ đồ chỉnh lưu đáp ứng được yêu cầu công nghệ. Tuy nhiên
ở mỗi sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lượng khác nhau, giá thành khác nhau . Vấn
đề đặt ra là lựa chọn cho phù hợp.
- Các sơ đồ một pha tuy rẻ, song có chất lượng điện áp ra kém, nhất là
khi góc mở α lớn, truyền động có phạm vi điều chỉnh lớn do đó đòi hỏi góc mở
α dao động rộng và như vậy sơ đồ một pha khó đáp ứng được (khi góc α có
nguy cơ hệ thống làm việc ở chế độ dòng gián đoạn ).
- Vì những lẽ đó ta chỉ lựa chọn ở sơ đồ ba pha. Sơ đồ cầu ba pha tuy có
chất lượng điện áp ra tốt hơn sơ đồ tia ba pha, song nó có giá thành cao và
mạch diều khiển cũng phức tạp hơn. Sơ đồ tia ba pha có chất lượng điện áp ra
kém hơn ( điều này có thể khắc phục bằng các cuộn kháng ) song nó hoàn toàn
đáp ứng được các yêu cầu công nghệ. Vì những lý do này ta chọn sơ đồ tia ba
pha.
2, Lựa chọn phương án đảo chiều
Để đảo chiều cho động cơ điện một chiều có hai hướng là đảo chiều
dòng kích từ và đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
a, Đảo chiều dòng kích từ
Khi thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng đảo chiều dòng kích từ
thì ta phải giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì nếu không động cơ có
nguy cơ bị ngắn mạch. Ta biết rằng:
U u − E U u − Kφω
Iu = =
Ru Ru



29
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Khi φ = 0 ( Rư rất nhỏ ) thì Iư tăng rất lớn có nguy cơ phá hỏng động cơ.
như vậy khi thực hiện đảo chiều dòng kích từ (đảm bảo an toàn ) thì thời gian
đảo chiều lớn làm giảm năng suất của hệ thống.
Mặt khác, ở phương pháp này hệ thống có họ đặc tính cơ sấu hơn so vớ
phương pháp đảo chiều điện áp phần ứng .
b, Đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ
Phương pháp này có thể dùng:
+ Sử dụng cầu tiếp điểm của khởi động từ.
+ Dùng hai bộ chỉnh lưu đấu song song ngược hoặc đấu chéo.
Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việc
thường xuyên đảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng hồ quang một chiều sẽ làm
mòn tiếp điểm. Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngược lớn
gây giật và quá trình hãm ngược còn làm dòng phần ứng lớn vì:
− U u − E − (U u + E)
Iu = =
Ru Ru
Dòng điện này có giá rị rất lớn.
- Khi sử dụng sơ đồ đấu chéo mạch lại trở nên phức tạp đòi hỏi máy biến áp
phải có hai cuộn dây thứ cấp.
- Khi dùng hai BBĐ đấu song song ngược sẽ đảm bảo khắc phục hết những
nhược điểm của các phương pháp kia, hơn nữa truyền động của ta đòi hỏi đảo
chiều nhanh nên phương án này là phù hợp hơn cả.
3, Lựa chọn phương án điều khiển hai bộ chỉnh lưu
Để điều khiển hai bộ biến đổi làm việc song song ngược có hai phương
pháp:
+ Điều khiển độc lập ( điều khiển riêng ).
+ Điều khiển phối hợp ( điều khiển chung ).
a,Điều khiển độc lập
Ở phương pháp này hai bộ biến đổi làm việc độc lập với nhau. Khi phát
cho bộ biến đổi thuận làm việc thì bộ biến đổi ngược không được phát xung sẽ

30
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

khoá lại và ngược lại. Phương pháp này có ưu điểm là không phát sinh dòng
cân bằng song nhược điểm của nó là thời gian đảo chiều lớn. vì để đảm bảo
cho sơ đồ làm việc an toàn thì yêu cầu phải có thời gian ngừng dòng để cho
các van của bộ biến đổi làm việc ở giai đoạn trước phục hồi lại tính chất điều
khiển và như vậy làm giảm độ tác động nhanh của hệ thống.
Tuy vậy vẫn có thể tăng độ tác động nhanh của hệ thống bằng cách giảm
thời gian ngừng dòng xuống cực thiểu nhờ những mạch kiểm tra tác động
nhanh.
b, Điều khiển chung
Trong phương pháp này lại gồm có:
+Điều khiển phối hợp tuyến tính.
+ Điều khiển phối hợp phi tuyến.
∗ Phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính: ở phương pháp này
người ta đồng thời phát xung đến mở cho cả hai BBĐ , với quan hệ góc mở:
α1 + α2 = 1800. Khi hệ thống làm việc luôn tồn tại một BBĐ làm việc ở chế
độ chỉnh lưu ( α < 900 ) và một BBĐ làm việc ở chế độ nghịch lưu (α > 900 ) .
* Phương pháp này có ưu điểm: là đảo chiều nhanh, quan hệ giữa điện
áp trung bình ra và Uđk là đơn trị. Song nhược điểm của nó là: làm phát sinh
dòng cân bằng gây tổn thất trong BBĐ dẫn đến phải tăng công suất tính toán
của các phần tử. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách mắc thêm các
cuộn kháng cân bằng.
∗ Phương pháp điều khiển phối hợp phi tuyến: ở phương pháp này người
ta cho hai BBĐ làm viện với quan hệ góc mở: α1 +α2 = 1800 +2θ .
* Phương pháp này có ưu điểm là giảm được dòng cân bằng. Song
nhược điểm của nó là tạo ra một khoảng mà với cùng một góc điện áp điều
khiển sẽ có hai giá trị điện áp ra khác nhau, thời gian ngừng dòng khi đảo
chiều lớn làm sấu các chỉ tiêu chất lượng động khi tải có sức điện đông lớn và
tải có điện cảm lớn.



31
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Từ những phân tích như vậy ta chọn phương pháp điều khiển phối hợp
tuyến tính.




4, Sơ đồ mạch động lực
∗ Thuyết minh sơ đồ
Ban đầu đưa hệ thống vào làm việc, ta đóng áptômát AB hệ thống được
cấp nguồn. Tuy nhiên lúc này động cơ chưa làm việc.
Giả sử BBĐ1 ( gồm các van: T1 , T2, T3 ) khi làm việc ở chế độ chỉnh
lưu thì động cơ quay thuận;BBĐ2 ( gồm các van : T4 , T5, T6 ) khi làm việc
ở chế độ chỉnh lưu thì động cơ quay ngược. Khi ta phát xung đến mở cho các
van ở BBĐ1 với góc mở
α1 < 900 và BBĐ2 với góc mở α2 > 900 với quan hệ góc mở: α1 + α2 = 1800
Lúc này ở đầu ra của hai BBĐ có điện áp ra là: ud1 và ud2
ud1 = Ud0cosα1
ud2 = Ud0 cosα2
Điện áp đặt nên động cơ là ud , điện áp cân bằng là điện áp giữa hai điểm
N- M,
u d = uk - O
ucb = ud1 + ud2 = ud1 - ( - ud2 )
u cb u + ud2
u d = u d1 − = u d1 − ( d1 )
2 2

u d1 − u d 2
⇒ ud =
2
Điện áp ud đặt nên phần ứng động cơ và động cơ sẽ quay thuận. Ta có
giản đồ điện áp ud, ud1, ud2, ucb, icb và dòng qua các van như hình vẽ (trên hình
vẽ α1= 300 , α2 = 1500) . Ta thấy rằng do tồn tại điện áp ucb mà sinh ra dòng
điện icb và như vậy dòng qua các van ngoài thành phần dòng Id qua động cơ


32
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

còn dòng icb . Dòng icb chỉ chạy quẩn giữa hai BBĐ , do điện trở thuận của các
van nhỏ nên với một ucb nhỏ cũng sinh ra dòng icb có biên độ lớn có nguy cơ
phá hỏng các van, vì vậy phải có biện pháp hạn chế dòng icb này. Trong sơ đồ
sử dụng hai cuộn kháng CK1 và CK2 có Lk lớn để đảm bảo Icb ≤ 10% Id .




33
C K1 B B C K2
B B




K
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà
CK



Sơ đồ mạch động lực

Như ta biết rằng cuộn kháng có Rk nhỏ Lk lớn và dòng cân bằng là dòng
đập mạch. Như vậy cuộn kháng dễ dàng cho thành phần dòng một chiều Id đi
qua và cản hiệu quả dòng đập mạch icb .
Cuộn kháng CK có nhiệm vụ san phẳng dòng điện tải Id .
II- THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1, Giới thiệu chung
Như ta đã biết, để cho các van của hai bộ chỉnh lưu mở tại những thời
điểm mong muốn ta cần phải có các mạch điện phát ra các xung điều khiển
đưa đến mở các tiristo tại các thời điểm yêu cầu. Xung điều khiển phải đáp ứng
đủ các yêu cầu như: biên độ , công suất và thời gian tồn tại để mở chắc chắn
các van với mọi loại tải mà sơ đồ gặp phải khi làm việc. thông thường đối với
các bộ chỉnh lưu thì độ rộng xung nằm trong khoảng từ (200 - 600 ) μs là đảm
bảo mở chắc cắn các tiristo. mạch điện phát ra các xung như vậy gọi là mạch
điều khiển.
Hiện nay các hệ thống phát xung điều khiển được chia làm hai nhóm:
+ Nhóm các hệ thống điều khiển đồng bộ: là nhóm mà các hệ thống điều khiển
đưa ra các xung suất hiện trên cực điều khiển của các tiristo đúng thời điểm
cần mở và lặp đi lặp lại với chu kì thường bằng chu kì nguồn xoay chiều cấp
cho bộ chỉnh lưu ( ngoài ra trong một số trường hợp chu kì xung có thể bằng
1/2 chu kì nguồn).
Nhóm hệ thống này được sử dụng rất phổ biến.
+ Nhóm các hệ thống điều khiển không đồng bộ: nhóm này tạo ra các chuỗi
xung ddieef khiển với tần số thường cao hơn nhiều tần số nuồn cung cấp và
trong quá trình làm việc tần số xung được tự động thay đổi để đảm bảo một
lượng ra nào đó (Ud , Id ... ) không thay đổi. Để đạt được điều này thì tần số
xung phải được khống chế theo sai lệch giữ tín hiệu đặt và tín hiệu ra của đại

34
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

lượng cần ổn định. Các hệ thống điều khiển theo nguyên tắc này khá phức tạp
nên ít được dùng, ở đây ta chỉ nghiên cứu hệ thống thứ nhất.


2, Thiết kế mạch phát xung
A, Lựa chọn phương pháp phát xung
Các hệ thống điều khiển đồng bộ hiện nay thường sử dụng ba phương
pháp phát xung chính là:
+ Phát xung điều khiển theo pha đứng.
+ Phát xung điều khiển theo pha ngang.
+ Phát xung điều khiển sử dụng diốt hai cực gốc.
a, Phương pháp phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng
Hệ thống này tạo ra các xung điều khiển nhờ việc so sánh giữa tín hiệu
điện áp tựa hình răng cưa thay đổi theo chu kì điện áp lưới và có thời điểm suất
hiện phù hợp góc pha của lưới với điện áp điều khiển một chiều thay đổi được
.
Hệ thống này có nhược điểm là khá phức tạp, song nó có những ưu điểm nổi
bật như: khoảng điều chỉnh góc mở α rộng , ít phụ thuộc vào sự thay đổi của
điện áp nguồn, dễ tự động hoá, mỗi chu kì của điện áp anốt của tiristo chỉ có
một xung được đưa đến mở nên giảm tổn thất trong mạch điều khiển... Do đó
hệ thống này được sử dung rộng rãi.
b, Phương pháp phát xung điều khiển sử dụng diốt hai cực gốc ( UJT )
Phương pháp này cũng tạo ra các xung nhờ việc so sánh giữa điện áp
răng cưa xuất hiện theo chu kì nguồn xoay chiều với điện áp mở của UJT.
Phương pháp này mặc dù đơn giản nhưng có nhược điểm là góc mở α có phạm
vi điều chỉnh hẹp vì ngưỡng mở của UJT phụ thuộc vào điện áp nguồn nuôi .
Mặt khác, trong một chu kì điện áp lưới mạch thường đưa ra nhiều xung điều
khiển nên gây tổn thất phụ trong mạch điều khiển.
c, Phương pháp phát xung điều khiển theo pha ngang



35
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Ở phương pháp này người ta tạo ra điện áp điều khiển hình sin có tần số
bằng tần số nguồn và góc pha điều khiển được ( dùng các cầu R- C hoặc cầu R
- L ) . Thời điểm suất hiện xung trùng với góc pha đầu của điện áp điều khiển.
Phương pháp này có nhược điểm là: khoảng điều chỉnh góc mở α hẹp, rất nhạy
với sự thay đổi của dang điện áp nguồn, khó tổng hợp nhiều tín hiệu điều khiển
... do vậy thường ít được sử dụng.
d, chọn phương pháp điều khiển
Qua những phân tích ở trên ta thấy rằng với yêu cầu công nghệ của
truyền động ăn dao của máy doa là khoảng điều chỉnh rất rộng, độ sụt tốc độ
nhỏ nên phải sử dụng các phản hồi - tức là cần phải tổng hợp nhiều tín hiệu
điều khiển. Do vậy, phương pháp điều khiển theo nguyên tắc pha đứng là phù
hợp hơn cả, ta chọn phương pháp này.
B, Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng



U1 ĐBH URC
XĐK
& SS TX
FSRC



UĐK

Khối 1 Khối 2 Khối 3


Khối 1: khối đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa. Khối này có nhiệm vụ
lấy tín hiệu đồng bộ hoá và phát ra sóng điện áp hình răng cưa để đưa vào khối
so sánh.
Khối 2: khối so sánh, có nhiệm vụ so sánh giữa tín hiệu điện áp tựa hình
răng cưa với điện áp điều khiển uđk để phát ra tín hiêu xung điện áp đưa tới
mạch tạo xung.
Khối 3: khối tạo xung, có nhiệm vụ tạo ra các xung điều khiển đưa tới
chân điều khiển của tiristo.

36
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

a, Mạch đồng bộ hoá
Để thực hiện chức năng đồng bộ hoá, ta có thể sử dụng mạch phân áp
bằng điện trở hay kết hợp giữa điện trở và điện dung, điện cảm.Tuy nhiên,
phương pháp này có nhược điểm là khong cách ly được diện áp cao giữa mạch
điều khiển với mạch động lực, do vậy phương pháp này ít được dùng.
Phương pháp phổ biến hiện nay là sử dụng máy biến áp đồng bộ trong
đó cuộn sơ cấp nối vào lưới còn cuộn thứ cấp là điện áp đồng bộ. Góc lệch pha
giữa cuộn sơ và cuộn thứ được tính toán sao cho góc pha của uđb phù hợp với
thời điểm mở tự nhiên của các tiristo.
Với sơ đồ chỉnh lưu hình tia ba pha ta có thể dùng một máy biến áp đấu
Δ - YO để thực hiện chức năng này. Sơ đồ đấu dây và đồ thị véctơ như hình
vẽ:




A B C

* * *

UA



ua ub


* * *
UB UC
uc
ua ub uc 0


b, mạch phát sóng răng cưa
Có rất nhiều sơ đồ có thể tạo ra sóng răng cưa. Tuy nhiên , để tạo ra
được quan hệ góc mở : α2 + α2 = 1800 ta cần có dạng điện áp răng cưa rất



37
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

chính xác. Ta nghiên cứu một số sơ đồ để tìm ra sơ đồ đáp ứng được yêu cầu
này.
1b- Sơ đồ diốt - điện trở - tụ điện - tranrito
* sơ đồ mạch:


+UCC

D R5
R1

U
UĐB
R3
R4




Nguyên lý hoạt động:
Giả thiết tại t = 0 điện áp trên tụ uc = 0 khi uđb bắt đầu chuyển sang
dương thì diốt D mở, tranrito khoá và tụ được nạp từ nguồn một chiều với
quan hệ:
uc = Ucc ( 1 - e-t/RC )
ở nửa chu kỳ sau , D khoá ,tranrito mở nhờ điện trở định thiên R1, R2 tụ C sẽ
phóng điện qua R4, điện áp trên tụ trở về 0 và chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.
- Giản đồ điện áp: nếu ta coi diện áp trên R4 và tranrito khi tụ phóng là nhỏ thì
giản đồ điện áp có dạng:


U




0 π ωt




38
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà



Nhận xét:
Điện áp răng cưa của tụ có dạng:
urc = Ucc (1 - e-t/RC )
Đây là quan hệ hàm mũ nên việc tính toán là khó khăn và khó đảm bảo quan
hệ : α1+ α2= 1800.
2b- Sơ đồ dùng hai tranrito
* Sơ đồ mạch:
+UCC

D2 R4
D
R1
TR2
TR1
U UĐB
R5
R2 R3 C URC




Nguyên lý hoạt động:
Trong sơ đồ này có trang bị thêm: T2, D2, R4, R5 là mạch ổn định dòng
để nạp cho tụ, điện áp giữa cực gốc với cực phát của Tr2 là:
ucb2 = u0 - ic2R4
Vì sụt áp phát - gốc trên Tr2 khi mở hầu như không thay đổi khi dòng cực gốc
thay đổi, nên ta coi : ueb2= A = const. Vậy ta có:
u 0 − u eb 2
i C2 = = I = const
R4

Mặt khác ta lại có: iC2 ≈ ie2 nên dòng cực góp Tr2 coi như không đổi ở
nửa chu kỳ dương , D khoá, Tr1 mở và tụ C được nạp điện :
1
C∫ C
uC = i dt = B. t




39
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

ở nửa chu kỳ âm, D khoá, Tr1 mở nhờ điện trở định thiên R1,R2 . Tụ C phóng
qua R2 và Tr1.Ta có giản đồ điện áp như hình vẽ:
U


Nhận xét:

Sơ đồ ày cho dạng điện áp O
π ωT
răng cưa chính xác nhưng do có điện trở
bảo vệ R3 mà điện áp trên tụ không giảm
xuống o(v) được. Mặt khác , điện trở tải
nhỏ sẽ ảnh hưởng đến dạng điện áp urc .


3b- Sơ đồ dùng IC khuyếch đại thuật toán
* Sơ đồ mạch điện




+UCC


D
R1


U UĐB
C
R2

-
IC
R3 +
URC

R4


-UCC




40
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà



*Nguyên lý hoạt động
- Ở nửa chu kỳ dương Tr khoá , điện áp âm qua R3,R4 dẫn tới đầu vào
đảo của IC khiến điện áp ra của IC có giá trị dương và tụ C được nạp bởi điện
áp đầu ra này. Dòng nạp cho tụ được xác định là: ic = iv - i1 nếu IC là lý tưởng
thì iv = 0 nên ic= -i1
− u cc
i1 = = const
R3 + R4


Nên Ic= const và điện áp trên tụ tuyến tính
- Ở nửa chu kỳ âm, D khoá. Tr mở nhờ cặp điện trở định thiên R1 ,R2; tụ
C phóng điện qua Tr. Điện áp trên tụ giảm về o.
Giản đồ điện áp như hình vẽ:


U
URC



O
π ωt




Nhận xét:
Sơ đồ này có ưu điểm là dạng điện áp tựa rất chính xác , dung lượng
của tụ C cần rất nhỏ nên không cần điện trở bảo vệ Tr. Mặt khác, do điện trở
đầu ra của IC nhỏ nên dạng điện áp ra hầu như không phụ thuộc vào điện trở
tải mắc ở đầu ra của IC . Điện áp ra có dạng gần lý tưởng.
* Để nâng cao chất lượng làm việc của hệ thống ta sử dụng mạch như ở sơ đồ
hình vẽ sau:




41
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




+UCC
C

-
+ IC1
R3
U Udb URC

R4




C
-UCC
-
R3 + IC2
URC

R4


D, Khối so sánh
Việc so sánh với điện áp răng cưa và điện áp điều khiển có thực hiện
bằng Tranrito hay vi mạch điện tử. Việc ghép nối các tín hiệu có thể là nối tiếp
hay song song miễn là đảm bảo tín hiệu răng cưa và tín hiệu điều khiển có tác
dụng ngược chiều nhau. phương pháp so sánh nối tiếp có ưu điểm là chính xác
nhưng khi tín hiệu răng cưa có dạng xoay chiều thì việc so sánh gặp nhiều khó
khăn . Do đó ta chỉ nghiên cứu phương pháp so sánh song song .


a, Sơ đồ so sánh song song dùng Tranrito
Sơ đồ:



42
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




+UCC
U
R3 URC
UĐK
R1 R2
0 α
TR UR π
UR ωt

K URC

0
ωt

SƠ ĐỒ MẠCH VÀ ĐỒ THỊ ĐIỆN ÁP




Trong sơ đồ Tr đảm nhận chức năng so sánh , urc có xu hướng khoá Tr ,
uđk có xu hướng mở Tr.
Khi urc < uđk thì Tr mở nhờ điện áp thuận uđk , ur = 0
Khi urc > uđk thì Tr bị khoá, ur = +Ucc
b,Sơ đồ dùng vi mạch
Sơ đồ
R3
U URC
- UĐK
R1 R2
IC 0
+ ωt
UR π
Udk UC UR α
ωt
0

SƠ ĐỒ MẠCH VÀ ĐỒ THỊ ĐIỆN ÁP


- Khi urc < uđk đầu ra Ic có giá trị điện áp âm, diốt D thông và ur = 0.
-Khi urc > uđk đầu ra IC có điện áp dương , D khoá và đầu ra có urmax.
Nhận xét:


43
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Việc so sánh bằng Tranrito tuy đơn giản nhưng không chính xác vì
Tranrito không thể mở khi ⎜urc - uđk ⎜= 0 .Việc dùng vi mạch cho phép xác định
góc α chính xác hơn do các vi mạch có hệ số khuyếch đại rất lớn và bão hoà
rất nhanh. Do đó ta chọn dùng sơ đồ dùng vi mạch .
E, Mạch tạo xung
Để đảm bảo độ chính xác của thời điểm suất hiện xung và tính đối xứng
của các xung ở các kênh khác nhau... nên khâu so sánh thường cho công suất
xung ra nhỏ nó chưa đảm bảo các thông số yêu cầu vì vậy cần có mạch tạo
xung. Mạch tạo xung gồm nhiều khâu như: truyền xung, khuyếch đại xung ,
sửa xung.
a, Mạch truyền xung
Để truyền xung điều khiển đến các chân điều khiển của các tiristo tốt
nhất là dung biến áp xung , vừa có thể cách ly giữa mạch động lực với mạch
điều khiển , vừa có thể đồng thời đưa nhiều xung đến mở
các tiristo nối tiếp hay song song .

BAX D
-UCC




b, Mạch khuyếch đại xung

BAX D
-UCC


+UCC



TR1

D1
TR2
B B




D2B B




44
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




Để khuyếch đại ta có thể dùng Tranrito hay tiristo .Các mạch dùng
tiristo thường được dùng trong những trường hợp có đòi hỏi công suất xung
điều khiển lớn và thời gian tồn tại xung dài, trường hợp này thường ít gặp .
Trongthực tế người ta thường dùng Tranrito , để giảm sự phức tạp của tầng
khuếch đại trong nhiều trường hợp người ta thường dùng hai Tranrito mắc
theo kiểu Dalinton. Hai Tranrito mắc nối tiếp tương đương với một Tranrito có
hệ số khuyếch đại dòng là β = β1.β2
Trong đó : β1,β2 là hệ số khuyếch đại của Tr1, Tr2.
F, Khối sửa xung
Do tính chất của khâu so sánh mà độ dài xung thường thay đổi theo góc
mở α. Do đó ta phải có mạch sửa xung để đảm bảo độ rộng xung ra đủ mức
cần thiết . Ta biết rằng với hai BBĐ đồng thời cùng làm việc ( α1 + α2 = 1800
) thì góc mở α luôn nhỏ hơn 1800 một góc δ nào đó , để đảm bảo cho bộ biến
đổi không bị lật nhào nghich lưu thì góc δ thường phải nhỏ hơn 300 điện , tức
là lớn hơn 600 μs. Thời gian này thừa để mở các tiristo cho nên ta chỉ cần sửa
xung theo hướng thu ngắn lại.
Sơ đồ mạch sửa xung như hình vẽ ( gồm: C, R2, R3, D1) . Để thuận tiện
cho việc khảo sát sơ đồ , ở đây có ghép thêm phần mạch so sánh và mạch
khuyếch đại xung.

-24V
*
UĐKT

+UCC *


R1
- C1
SS TR3
+
2R D3
TR2
B B




D4
45
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




Nguyên lý hoạt động:


+ Khi điện áp đầu ra khâu so sánh có giá trị dương, tụ C sẽ được nạp qua điện
trở 2R và diốt D2 , D3 . Lúc này Tr1, Tr2 khoá nhờ điện áp trên tụ C và điện áp
nguồn +15V.
+ Khi điện áp đầu ra IC có giá trị âm ,tụ C sẽ phóng qua Tr1, Tr2 , 2R. Lúc này
Tr1, Tr2 mở và có xung ra.
phương trình nạp cho tụ là
1
2Ri + ∫ i dt = Urbh
C
Viết dưới dạng khác ta có:
du C
2RC + u C = U bh
dt
Chuyển sang toán tử Laplax ta có:
U bh
u C ( P ) (1 + 2 RCP) − 2 RC. u C ( 0 ) =
P

u C ( 0 ) = − U bh


(1 − 2 RCP) U bh 1 4 RC
⇒ u c( P ) = =( − )U
P(1 + 2 RCP) P 2 RCP + 1 bh
⇒ uc(t) = Ubh (1 - 2e-t /2RC) (1)




46
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




U


URC
π/2 π 2π 3π ωT
0
- UĐKT

USS

ωT
0



UC

ωT
0




UEB TR2 -TR1
ωT
0

UĐKT UD2-D3
1
ωT
0




GIẢN ĐỒ XUNG



Mặt khác điện áp của điểm F được tính:
R1 2R
uF = uE + 15
2 R + R1 1 + 2R


47
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Khi uF = 0 thì Tr1, Tr2 khoá lại và kết thúc xung ra. Lúc đó ta có:
2R
u F = −15 − Δu (1')
R1
Từ (1) và (1') ta rút ra thời gian tồn tại xung là:
1 Δu
t = −2 RCLn (1 − )
2 U BH
Bằng cách chọn giá trị của R, R1, C một cách thích hợp ta sẽ có được độ rộng
xung ra từ ( 200 - 600 ) μs.
Giản đồ điện áp như hình vẽ ( giả thiết tx < tbh của BAX )
* Mạch phân chia xung
Trong một số hệ thống điều khiển bộ chỉnh lưu để đảm bảo tính đối xứng của
tín hiệu điều khiển trên các van của sơ đồ chỉnh lưu ,người ta thường sử dụng
một mạch đồng bộ hoá - pháp sóng răng cưa chung và khâu so sánh chung.
Xung ra khâu so sánh có tần số gấp n lần tần số nguồn ( n là số van chỉnh lưu
cần được cấp tín hiệu điều khiển từ hệ thống pháp xung này ).
Trong sơ đồ hình tia ba pha ta sử dụng 6 hệ thống phát xung điều khiển riêng
biệt nên không cần có mạch chia xung.
Sơ đồ hai kênh điều khiển của hai van của hai bộ biến đổi trên cùng một pha
như hình vẽ :

-24V
*U
+UCC Đ
C KT
+UC
- R *
- C1 TR3
+
+

TR2
Udb UĐK
C
-24V
-UCC - *
+ UĐ
+UC KT

*
- C1
R
+


Udkng




48
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




3- Thiết kế mạch tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu


Do hệ thống đòi hỏi chất lượng cao nên ta phải sử dụng các tín hiệu
phản hồi. Vì vậy cần phải có mạch tổng hợp các tín hiệu đó lại . Mặt khác, để
nâng cao độ cứng đặc tính cơ hệ kín ta cần khuyếch đại tín hiệu điều khiển với
hệ số khuyếch đại khá lớn. Do đó cần phải có khâu khuyếch đại tín hiệu , về
mặt nguyên lý khâu tổng hợp có thể thực hiện chức năng khuyếch đại nhưng
để dễ điều chỉnh hệ số khuyếch đại , người ta thường thiết kế khâu khuyếch đại
riêng.
Trong truyền động điện người ta thường thực hiện các mạch vòng điều
chỉnh tốc độ và dòng điện riêng nên ta chỉ cần tổng hợp tín hiệu chủ đạo và
phản hồi tốc độ ở khâu tổng hợp .




49
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




U




π/2 π 2π 3π ωT


U


URC
π/2 π 2π 3π ωT
0
- UĐKT

USS




0 π/2 π 2π 3π ωT




ωT




UC

ωT
0




uEB Tr2 -Tr3
ωT
0

50 UD2-D3
B B




ωT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




π 2π 3π ωT




ωT




ωT




51
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

0
ωT

Giản đồ xung điều khiển cho T1 và T4



Để đảm bảo tính chính xác của việc tổng hợp ta dùng các vi mạch điện
tử. Sơ đồ của khối tổng hợp và khuyếch đại như hình vẽ.

R4
R1
UCĐ R
R3
R
-ϒN - - R6
IC1 IC2
+ +
R5A
R5B URĐK
R2



MẠCH TỔNG HỢP VÀ KHUYẾCH ĐẠI TÍN HIỆU



Ta có:
urđk = KKĐ ( Ucđ - ϒn) α


R 4 R1
Trong đó: K KD =
R3 2R


KKĐ là hệ số khuyếch đại
α = α1α2 là hệ số phân áp
R 5a + R 5 b
α1 =
R 5a + R 5 b + R 6


R 5b
α2 =
R 5a + R 5 b
4,Một số mạch khác


52
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

a,Mạch tạo nguồn nuôi
Do trong mạch có sử dụng các vi mạch khuyếch đại thuật toán, ta cần
phải sử dụng hai nguồn nuôi ngược dấu nối tiếp nhau và có điểm chung là
điểm nối mát. Ta thiết kế mạch này như sau:



7815 +15 V




- 15 V
7915



- 24 V



Điện áp xoay chiều được chỉnh lưu nhờ hai sơ đồ chỉnh lưu hình tia,
điện áp ra được ổn định nhờ các vi mạch ổn áp và được lọc bởi các tụ đưa ra
hai nguồn +15V và -15V có điểm chung là điểm o của biến áp. Hai nguồn này
sẽ nuôi cho các vi mạch và làm nguồn điện áp ngưỡng.
Sở dĩ phải có nguồn -24V là do công suất của các vi mạch hạn chế, nếu
sử dụng cho mạch khuyếch đại xung đòi hỏi công suất lớn thì các vi mạch ổn
áp sẽ bị quá nhiệt . Do đó nguồn nuôi cho mach khuyếch đại xung được lấy ở
trước các vi mạch ổn áp. Nguồn này cần có điện áp lớn để khi điện áp lưới dao
động vẫn đảm bảo điện áp ra của BAX đủ mở chắc chắn các tiristo . Mặt khác,
điện áp lưới lớn khiến cho ta chỉ cần chọn các Tranrito khuyếch đại công suất
có dòng nhỏ.
b,Khối tạo điện áp chủ đạo



53
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Khối tạo điện áp chủ đạo chỉ yêu cầu công suất nhỏ nên ta lấy trực tiếp
từ nguồn +15V và -15V . "Đảo chiều điện áp chủ đạo nhờ cặp tiếp điểm T - N
.



+15V T


- 15V R2
N R1
UCĐ




c, Khâu phản hồi tốc độ
Để nâng cao độ cứng đặc tính cơ biện pháp tốt nhất là sử dụng phản hồi
âm tốc độ
Tốc độ động cơ được truyền đến máy phát tốc.
Máy phát tốc là một máy phát điện một chiều
FT
R1 -ϒN
có điện áp ra tỉ lệ với tốc độ động cơ . Tín
hiệu phản hồi được lấy trên R1 đưa vào khâu
tổng hợp tín hiệu .


d, Khối phản hồi âm dòng điện
Để tránh dòng điện trong động cơ tăng qúa mức cho phép khi khởi
động , hãm, đảo chiều hay gặp quá tải; ta phải sử dụng mạch điện để hạn chế
dòng điện phần ứng . ở đây ta sử dụng mạch phản hồi âm dòng điện .Sơ đồ
mạch như hình vẽ :
Máy biến dồng TI nhằm cách ly giữa mạch động lực và mạch điều khiển .
Điện áp ra của TI được chỉnh lưu nhờ cầu chỉnh lưu ba pha ( để đảm bảo cho
dòng điện trong cuộn thứ cấp của TI là dòng điện xoay chiều . ) . Tín hiệu phản
hồi dòng điện được lấy một phần trên biến trở R rồi được đưa vào lọc và

54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

khuyếch đại bởi IC1 , IC2. Điện áp âm tên điện trở R4 có tác dụng như một
ngưỡng; điện áp đầu ra IC2 được tính như sau:
Ta chọn R5 = R6
− R7
ur = ( u − α.15)
2 R 6 rIC1
u rIC1 = β. I
R 42
α=
R 41
R6
⇒ ur = − β(I − I ng )
2R 4
α.15
(I ng = )
β
α Là hệ số phân áp.



A B C



C R

TI


C1
R4
R2
R5
R1
- -
IC2 R6
IC1
+ +
UING R42
UIT R3
R10 R41
-15V




55
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà



Khi Iư < Ing ,điện áp đầu ra IC2 có dấu dương nên các diốt khoá , mạch
phản hồi chưa có tác dụng .
Khi Iư > Ing , điện áp ra có giá trị âm , lúc này mạch phản hồi dòng tham
gia khống chế góc mở α làm giảm dòng phần ứng .
e, Khối cải thiện chất lượng động của hệ thống
Giả sử khi khởi động , ta có Ucđ > 0 ; lúc này: ϒn = 0 , βI = 0 nên góc α
có giá trị nhỏ, điện áp ra có giá trị lớn. Vì khâu phản hồi dòng có quán tính lớn
nên tại thời điểm đầu nó chưa tác động do đó điện áp chỉnh lưu có giá trị lớn
và có thể gây ra sự quá điều chỉnh về dòng điện . Vì vậy ta phải có một mạch
điên tác động hạn chế góc mở ngay từ thời điểm đầu, đó là khâu cải thiện chất
lượng động . Sơ đồ mach như hình vẽ :

-K(UCĐ - ϒN)

R11
R2 R12

R1 R4
-ϒN R3
- - D2
IC1 IC2
N
+ +

UĐKN
R3 R4 G

R2 R10 - 15V
R2 R4
R5
R6 R8 R9
R7 R8
-β(IƯ-ING)
- -
IC3 IC4 M
+ +
R7 R8 D1
UĐKT


R6
K(UCĐ-
ϒN

56
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Nguyên lý hoạt động:
Giả giử ban đầu ta khởi động động cơ theo chiều thuận: lúc này ϒn = 0 ,
điện áp ra IC3 = 0 nhờ điện áp âm lấy trên R10 mà điện áp đầu ra IC4 có giá trị
dương nhỏ nhưng vì ucđ có giá trị dương lớn nên D1 thông và điện áp tại điểm
M bằng điện áp đầu ra IC4 có giá trị nhỏ khiến cho góc α lớn dẫn đến dòng
phần ứng không vượt quá giá trị cho phép.
Vì điện áp ra của IC2 cũng có giá trị dương nên D2 khoá lại , điện áp
trên điểm N có giá trị âm lớn làm cho góc mở α2 lớn khiến bộ biến đổi ngược
luôn nghịch lưu đợi .
* Khi hệ thống đang làm việc bình thường : điện áp đầu ra IC4 có giá trị dương
lớn, ặt khác (Ucđ - ϒn) có giá trị nhỏ nên D1 khoá lại . Lúc này điện áp ra của
IC2 có giá trị âm , song ta không quan tâm việc D2 có mở hay không vì lúc này
bộ biến đổi ngược đang nghịch lưu đợi .
* Khi đang qoay thuận, nếu ta giảm tốc độ mạnh thì điện áp -(Ucđ - ϒn) có xu
hướng dương lên . Mặt khác do quán tính nên ϒn chưa giảm ngay nên điện áp
ra IC2 vẫn giữ giá trị âm cũ, lúc nàyD2 sẽ thông làm cho điện áp tai N bằng
điện áp ra của IC2 và có giá trị âm khiến bộ biến đổi 2 nghịch lưu . Giá trị điện
áp trên IC2 được tính sao cho điện áp ra của bộ biến đổi 2 lúc này nhỏ hơn sức
điện động E để đẩm bảo bộ biến đổi 2 nghịch lưu .




57
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




PHẦN III
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ




58
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

III - 1 : ý nghĩa của việc tính chọn thiết bị
Việc tính chọn thiết bị có một ý nghĩa rất quan trọng cả về mặt kỹ thuật
và kinh tế .Việc tính chọn càng chính xác, tỉ mỉ bao nhiêu thì hệ thống làm
việc càng an toàn bấy nhiêu . Hơn nữa, việc tính chọn thiết bị chính xác còn
nâng cao được hiệu suất của hệ thống. Nếu tính chọn thiếu chính xác thì hệ
thống có thể làm việc kém chất lượng hoặc không làm việc được. Vì vậy việc
tính chọn thiết bị phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
+ Về mặt kỹ thuật phải đảm bảo yêu câu công nghệ và các thông số phù hợp
với thiết bị .
+ Về mặt kinh tế, các thiết bị được chọn trong khi thoả mãn các yêu cầu k7x
thuật phải đảm bảo có chi phí mua sắm hợp lý.
III- 2 tính chọn thiết bị mạch động lực
Như phần tìm hiểu công nghệ ta đã biết động cơ truyền động chính có
hai cấp tốc độ là: 1460 v/ph và 2890 v/ph ,công suất định mức là 10 KW ,
công suất động cơ ăn dao thường được chọn: PĐ = (0,1 ÷ 0,2 ) Pđm , ta chọn
PĐ = 0,1Pđm = 1KW.
Với hiệu suất của hệ thống lấy bằng 80 % và khi kể đến hệ số quá tải để đảm
bảo động cơ làm việc an toàn ta lấy Kqt = 1,25 . Khi đó công suất động cơ ăn
dao được tính:
PĐ = (1,25.1) / 0,8 = 1,56 KW
Từ kết quả này ta chọn động cơ có số liệu sau:\


U I P n η Rư+Rcf GD2
(V) (A) (KW) (v/ph) (%) (Ω) (Kg)
220 9 1,5 1600 84 1,35 0,75


Hệ số khuyếch đại của động cơ được tính:




59
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

n
KD =
U u − I u ( R u + R f ) 750 C


( R u + R f ) 750 C = α ( R u + R f ) 20 0 C

α = 1+ ϒu(θ2 - θ1) là hệ số quy đổi điện trở từ nhiệt độ θ1 về nhiệt độ θ2 ; ϒu =
0,004 là hệ số dây quấn. Ta có
α = 1 + 0,004 (75 - 20) = 1,2
⇒ R∑ = 1,63 Ω

1600 v
⇒ K D 750 C = = 7,8( )
220 − 1,63.9 phV


II, Tính chọn công suất máy biến áp động lực
Như ở phần thiết kế ta đã chọn máy biến áp động lực có tổ đấu dây Y/Y0
, ở phần này ta tính toán các thông số cho nó. Máy biến áp được chọ theo điều
kiện:
+ SđmBA ≥ Stt
+ I1fđm ≥ I1đm
+ I2fđm ≥ I2đm
+ U2fđm ≥ KuKRKαKaUđm


* Điện áp thứ cấp được chọn theo biểu thức:
U2đm ≥ KuKαKRKaUđm
Trong đó:
+ Uđm là điện áp định mức động cơ
+ Ku là hệ số xét tới ảnh hưởng khả năng ảnh hưởng dao động
trong phạm vi cho phép của điện áp lưới. thường lấy Ku =
1,05 ÷ 1,1 , ta chọn Ku = 1,1.




60
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+ Kα là hệ số kể đến góc điều khiển nhỏ nhất (αmin) nhằm đảm
bảo chắc chắn hệ thống không dơi vào trạng thái lật nhào
nghịch lưu, ta chọn:
αmin = 300 ⇒ αmax = 1500
⇒ Kα = 1/cosαmin = 2/ 3
+ KR là hệ số xét đến sụt áp trên điện trở thuần của máy biến
áp,trên điện cảm cuộn dây thứ cấp máy biến áp, do chuyển
mạch, sụt áp trên dây nối và cuộn kháng, trên các van. KR
thường được chọn : KR = 1,15 ÷ 1,25, ta chọn: KR = 1,15.
Ka là hệ só phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưu
U 2 fdm U 2 fdm 2π
Ka = = = = 0,85
Ud0 3 6 3 6
U
2 π 2 fdm


Cuối cùng thay các giá trị hệ số vào ta được:
U2đm ≥ 0,85.1,1.(2/ 3 ).1,15 = 260 (V)
* Chọn giá trị hiệu dụng của dòng pha thứ cấp
Để đơn giản ta bỏ qua giá trị của dòng cân bằng, khi đó ta có:

I2đm = Iđm / 3 = 9/ 3 = 5,19 (A)
+ Giá trị hiệu dụng của dòng pha sơ cấp:
I1đm = (m 2 Iđm )/ 3 , với m = U2/U1 = 260/220 = 1,18 là hệ số biến áp
⇒ I1đm = 5 (A)


* Công suất máy biến áp


S = (S1+ S2)/ 2 = 1,345Pđ = 1,345.1,5 = 2 (KW)


Dựa vào các số liệu đã tính được ở trên ta chọn máy biến áp có các số liệu sau:



61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà



U1fđm U2fđm Sđm I1đm I2đm
(V) (V) (KVA) (A) (A)
220 260 4 6 5,2


III, Tính chọn tiristo
Tristo được chọn theo hai điều kiện chủ yếu sau:
+ Điều kiện về dòng điện: ITtb ≥ Ki ITtbmax
+ Điều kiện về điện áp : Ungmax ≥ Ku 6 U2


a, Chọn theo điều kiện dòng điện
ITtb ≥ Ki ITtbmax
Trong đó: Ki là hệ số dự trữ dòng điện, ta lấy Ki = 3
ITtbmax = Iđm / 3
Như vậy ta có: ITtb ≥ 9
b, Chọn theo điều kiện điện áp
Sơ đồ mạch chỉnh lưu của ta là hình tia do đó điện áp mà các van phải
chịu là điện áp dây có giá trị bằng 3 U2f
Ungmax ≥ Ku 6 U2f
Trong đó :
Ku là hệ số dự trữ về điện áp , ta chọn Ku = 1,5
⇒ Ungmax ≥ 1,5. 6 . 260 = 955 (V)
Dựa trên cơ sở tính toán về điều khiện dòng điện và điện áp ta chọn tiristo có
các thông số sau:


mã hiệu IaT Uim Ig Ug du/dt di/dt
(A) (V) (A) (V) (V/μs) (A/μs)
T - 10 10 1000 1,2 2,5 100 100


62
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà



IV, Tính chọn cuộn kháng cân bằng
Khi hệ thống làm việc sẽ có những thời điểm hai van của hai bộ biến đổi
ở hai pha cùng mở. Lúc đó dòng cân bằng sẽ chạy từ pha có điện áp tức thời
lớn hơn sang pha kia; dòng cân bằng này khiến cho bộ biến đổi phải làm việc
nặng nề hơn và nó có khả năng phá hỏng các tiristo nếu ta không tìm cách hạn
chế . Vì vậy nhất thiết phải đặt thêm cuộn kháng cân bằng. Để minh hoạ ta xét
α1 = 300 ; α2 = 1500




HÌNH VẼ SÓNG ĐIỆN ÁP CÂN BẰNG




Qua hình vẽ ta thấy rằng: trong khoảng thời gian từ 0 ÷ θ1 dòng cân
bằng chảy từ T5 vào T2 . Từ θ2 ÷ θ3 dòng cân bằng chạy từ T1 vào T4 .
Chênh lệch điện áp giữa hai bộ biến đổi là:
u12 = uT5 - uT2 = uT1- uT4 = ua - ub = 6 u2sin(ωt + π/6)




63
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Gọi X1 = X2 = X là điện kháng của hai cuộn kháng cân bằng. Dịch gốc toạ độ
theo chiều ωt một góc 1500 điện thì:
u12 = - 6 u2 sinθ , với θ = ωt
u12 = 2X(di/ dωt) ⇔ 6 u2sinθ = 2X (di/dωt)

⇒i = ( 6 u2cosωt)/ 2X + C
Khi ωt = θ2 thì icb = 0

⇔i= 6 u2 (cosωt - cosθ2) / 2X
Giá trị trung bình của dòng điện cân bằng:


θ
3 3 6u2
I cb = ∫
2 π θ2 2 α
(cos ωt − cos θ 2 ) dωt



Lưu ý rằng với gốc mới 0' thì θ2 = - θ3

3 6
I cb = u (sin θ 2 − θ 2 cos θ 2 )
2 πX 2


Qua giản đồ điện áp ta dễ thấy với α = 600 thì thời gian tồn tại dòng cân
bằng là lớn nhất. Ta cần tính toán giá trị X sao cho Icb ≤ 10 % Iđm.
Với α = 600 thì :
Icb = 0,3424 6 u2 / 2πX
⇒ L CK1 ≥ 0,3424 6 u2 / (2πω. 0,1.0,9 )
⇒ LCK1 ≥ 0,123 (H)
Ta chọn cuộn kháng cân bằng có các thông số:
LCK = 123 (mH)
RCK = 0,48 (Ω)
V, Tính chọn cuộn kháng san bằng




64
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Cuộn kháng san bằng có tác dụng lọc thành phần xoay chiều của dòng
điện . Ta biết rằng khi góc mở α = π/2 thì điện áp ra có phần nửa âm bằng nửa
dương. Tức là lúc này thành phần xoay chiều là dữ dội nhất, ta sẽ tính cuộn
kháng theo góc α này. Để đơn giản ta bỏ qua ảnh hưởng của cuộn cân bằng.




HÌNH VẼ



Nếu lấy gốc toạ độ là 01 thì ta có thể viết:

Ud = 2 u2sinωt
Khai triển Furie của điện áp ud ta có:
Ud = b1 sin3ωt + b2sin6ωt + ... + bnsin3nωt
π
3
6
bn =
π ∫U
0
d sin 3nωt. dωt

n = 1, 2, 3, ...


65
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

π
6 3
b1 = ∫ − 2 u 2 sin 3ω sin 3nωt. dωt
π 0

3 2 1 4π 1 2π
= u 2 ( sin − sin ) = −228,06( V)
π 4 3 2 3
Tương tự ta có:
π
6 3
b 2 = ∫ − 2 u 2 sin ωt sin 6 nωt. dωt = 104,26( V)
π 0

Trị hiệu dụng của các thành phần xoay chiều:
Ud1 = ⎟ (b1/ 2 )⎟ = 161,26 (V)
Ud2 = ⎟ (b2/ 2 )⎟ = 73,72 (V)
Giá trị hiệu dụng của các thành phần dòng xoay chiều ( khi bỏ qua điện cảm
của động cơ và điện trở thuần ) là:
U d1
I1 =
3ω ( L CK + L CK1 )


U d2
I2 =
6ω ( L CK + L CK1 )
CK, CK1là cuộn kháng cân bằng và san bằng.


* Tổng giá trị hiệu dụng của các thành phần dòng xoay chiều:

⇒ I xc = I d1 + I d 2
2 2




Ixc phải thoả mãn nhỏ hơn 10 % Iđm

4 U d1 2 + 4 U d 2 2
L CK =
6ω.0,9

⇒ LCK ≥ 0,193 (H)
Từ đây ta chọn cuộn kháng cân bằng có các thông số sau:


66
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

LCK = 200 (mH)
RCK = 0,48 (Ω)
Từ đó ta tính được: I1 = 0,877 (A) ; I2 = 0,2 (A)
+ Công suất tác dụng của cuộn kháng san bằng:


P = (I2đm + I12 + I22)RCK = 39 (W)
+ Công suất phản kháng của cuộn kháng:
Q = X1I12 + X2I22 = 56 ( VAR)
+ Công suất biểu kiến của cuộn kháng:

S = P 2 + Q 2 = 68 (VA)


VI, Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực
Ta biết rằng cac tiristo là phần tử rất nhạy với sự biến thiên đột ngột của
điện áp hay dòng điện , đặc trưng cho những hiện tượng này là gia tốc dòng
điện và điện áp di/ dt và du/ dt . Các nguyên nhân gây ra những hiện tượng
này bao gồm:
+ Quá gia tốc dòng, áp do quá trình chuyển mạch.
+ Quá gia tốc dòng, áp do cộng hưởng.
+ Quá gia tốc dòng,do cắt máy biến áp ở chế độ không tải hay tải nhỏ
Để bảo vệ an toàn cho các van trước những tác nhân nêu trên ta dùng các phần
tử R-C mắc song song với các tiristo như hình vẽ
Trị số của R, C có thể tra theo các đường R C

cong được xây dựng bằng máy tính.
các quan hệ Ua /Up ; T

b
G= ; H = ω0 × Uk
ω0
phụ thuộc vào




67
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà


L

C R
F= víi b =
Uk 2×L
L : Là điện cảm quy đổi của toàn bộ mạch
Tra đường cong ta được
C = 0,346 μF và R = 3,9 KΩ


III- 3 Tính toán mạch điều khiển
1 - Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo
Chọn biến trở : R30 = 4,7 KΩ công suất tiêu tán trên biến trở là
152
PR 30 = = 0,0478 (w)
4700
Chọn R30 = 4,7 KΩ , 1w
2 - Tính chọn khâu phản hồi tốc độ
Căn cứ vào tốc độ định mức của động cơ và sai lệch tĩnh của hệ thống ta
chọn máy phát tốc có các thông số sau:


Kiểu Uđm (V) Iđm ( A) nđm (v/ph) Rư( Ω) m (kg)
gT - 100 100 0,08 800 200 4,8


Căn cứ vào tốc độ định mức của máy phát tốc và của động cơ ta chọn bộ
truyền bánh răng có tỉ số truyền i = 2 để truyền tốc độ từ động cơ đến MFT
Điện trở mạch ngoài của MFT
U dm 100
R 31 ≥ = = 1250 ( Ω)
I dm 0,08

Điện áp phản hồi lấy ra là 12V từ đó ta chọn R31 = 47KΩ , 2w
Hệ số phản hồi tốc độ : Khi tốc động cơ là định mức thì điện áp ra là 12V do đó hệ
số phản hồi tốc độ ϒ được tính



68
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà


γ=
12
1600
= 0,0075 ( v / v. phót )
3 - Tính chọn BAX
Tỷ số biến áp xung thường là
U1
n= = 2÷3
U2
Ta chọn n = 3
Để đảm bảo tyristo mở khi điện áp lưới dao đông ta chọn U2 = 8 V, I2 = 2 A điện
áp đặt lên cuộn sơ cấp BAX
U1 = nU2 = 3 ⋅ 8 = 24 V
Dòng sơ cấp BAX
I2 2
I1 = = = 0,6 (A )
n 3
Chọn vật liệu sắt từ ∋330 hình chữ I I I làm việc trên một phần của đặc tính
từ hoá ΔB = 0,7T , ΔH = 50A/m có khe hở
Từ thẩm của lõi sắt từ
ΔB 0,7
μ= = −6 = 1,4 ⋅ 10 4
μ 0 ΔH 10 ⋅ 50
Vì mạch từ có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình sơ bộ chọn chiều dài đường
sức l = 0,1m khe hở
lkh = 10-5 m
l 0,1
μ TB = = = 5,8 ⋅ 10 3
l 0,1
l kh + 10 − 5 +
μ 1,4 ⋅ 10 − 4
Thể tích lõi sắt từ:




69
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà


μ tb ⋅ μ 0 ⋅ t x ⋅ S ⋅ U ⋅ I 2
'

V = Q⋅l =
ΔB2


5,8 ⋅ 10 3 ⋅ 10 − 6 ⋅ 6 ⋅ 10 − 4 ⋅ 0,15 ⋅ 24 ⋅ 0,6
V=
0,7 2
= 15 (cm3 )
Với Q là tiết diện lõi sắt I '2 là dòng thứ cấp quy đổi sang sơ cấp
Chọn V = 16,35 cm3 ta sẽ được các kích thước ( Theo bảng II .2 . Điện tử công
suất)
Q = 163 cm2 , l = 10,03cm , a = 1,2 cm , h = 3 cm
c = 1,2 cm, e = 4,8 cm , H = 4,2 cm , B = 1,6 cm , P = 7 w
+ Số vòng cuộn sơ cấp BAX:
U. t x
W1 =
ΔB. Q. K
24.610 − 4
.
⇔ W1 = = 166
0,71,6310 − 4 .0,76
. . H h C A

W1=166 (vòng)
K = 0,76 là hệ số lấp đầy
+ Số vòng cuộn thứ cấp BAX:
C
W2 = W1/ 3 = 56 (vòng)
4, Tính khâu khuyếch đại xung
Căn cứ vào dòng sơ cấp BAX là: 0,6 A ta chọn Tr là loại A1013 có :
PK = 900mW ; nhiệt độ làm việc max là 1500 ; f = 15 MHz ; UC E 0= 160 V ;
UCB= 6 V; IK = 1 A ; β = 60; Tr làm việc ở chế độ xung.
Như vậy IB3 = 600/60 = 10 mA, IB3 chính là IC Tr2 do đó ta chọn Tr2 là loại A1015
có: PK = 400mW ; f = 80 MHz ; t0max=1250C ; UCE=50 V ; UBE = 5 V ;
IC = 150 mA ; β = 70.
5, Tính chọn mạch tạo điện áp răng cưa
Ta các khuyếch đại thuật toán là loại TL084 , toàn bộ mạch điều khiển cần
20 KĐTT nên ta dùng 5 chiếc TL084 với các thông số như sau:


70
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Điện áp nuôi ± 18 V; hiệu điện thế giữa cổng đảo và cổng không đảo là
± 30Vnhiệt độ làm việc từ 250C đến850C .Mỗi chiếc TL084 được bao gói và mã
hoá như hình vẽ :
+UCC

14 13 12 11 10 9 8

- -
+ +


- -
+ +

1 2 3 4 5 6 7

- UCC
Điện áp ra bão hoà của KĐTT có thể lấy là:
⏐urBH ⏐= ⏐⏐UCC⏐- ⏐2V⏐⏐.
Ta nuôi KĐTT bằng nguồn 15V, để cho điện áp răng cưa được chính xác
thì trong suốt thời gian tụ C được nạp điện áp đầu ra phải không đặt tới trị
số bão hoà. Chọn điện áp ur max = 12V ta có:
ur = uC 1 = iC 1.t /C với iC 1= 15/( R3+R4)
ta tính toán R3 , R4 sao cho với thời gian
t = 1/ 50 (s) thì iC1= 12V
Chọn C = 0,22μF , ta tính được:
15
R3 + R4 = = 0,1136 MΩ
12.50.0,22.10 − 6
Chọn R3 = 10 KΩ ; R4= 4,7KΩ ta chỉnh R4 để đặt được ur max= 12V.
Chọn Tr1 là loại A564 A có UC E= 60V; β = 200 ; PK= 250mW ; IC=100 mA
Chọn R1= 4,7 KΩ ; R2 = 68 KΩ
Tr4 , Tr5 đều chọn là loại A1015. Điện trở R được tính
R ≥ 15/ IC Tr4 = 15/ 0,15 = 100Ω ; chọn R = 1 KΩ ; R0 = 4,7 KΩ
6,Tính chọn khâu tạo điện áp đồng bộ


71
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Chọn biến áp đồng bộ là biến áp đấu Δ/ Y0 ; điện áp pha thứ cấp:
Uf 2đm = 24 V
Trên biến áp đồng bộ cũng đặt luôn các cuộn dây tạo điện áp nguồn nuôi
cho mạch điều khiển. Ta biết công suất mỗi BAX là 7 W , có 6 BAX sử dụng công
suất của nguồn nuôi ; đồng thời cũng tính dến công suất nuôi cho các khối khác
như khuyếch đại , so sánh , phản hồi ... Như vậy sơ bộ chọn công suất của biến áp
đồng bộ là 100 (VA). Điện áp ra thứ cấp là: U2f đm = 24 V. Chọn các tụ lọc C1 ÷
C7 là 2000 μF , 30 V.
7,Tính chọn khâu tổng hợp tín hiệu
Khâu tổng hợp tín hiệu chỉ có nhiệm vụ tổng hợp tín hiệu mà không yêu cầu
có hệ số khuyếch đại lớn. Sơ bộ chọn hệ số khuyếch đại của khâu bằng 2 ; các giá
trị điện trở xẽ được xác định khi hiệu chỉnh xong hệ thống
8, tính chọn khâu hạn chế góc mở của bộ biến đổi
Từ hình vẽ ta thấy được quan hệ:
π U rcm − 2 u dk
α= ( )
2 U rcm
π u U
α = (1 − dk )
2 6
URC URC MAX / 2
Với ur max = 12V 0
π/ 2 π ωT
0
ở phần trước ta đã chọn αmin=30 UĐ
do đó góc α phải ≥ 300 . Tức là: α

π u
(1 − dk ) ≥ π 6 ⇒ u dk ≤ 4 ( v)
2 6
Điện áp điều khiển lấy ra trên R43 2 được tính như sau:
uđk = uTGR43 2 / (R23+ R43) ; với uđk max= 4 V ; uTG max= 13 V
⇒ K HC = uđk / uTG = 0,3
Cuối cùng ta chọn được: R23 = 500 Ω ; R43 = 10 KΩ ; 2 W
9, Xác định hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi


72
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Do mạch phần ứng động cơ có điện cảm lớn nên ta coi dòng phần ứng là
dòng liên tục


UD

304,1



265,7




0,332
0

0,004 4 6 UĐK


3 2
Ud = U cos α = 304,1 cos α
2 π 2 fdm
π u
α = (1 − dk )
2 6
π u dk
⇒ U d = 304,1 cos (1 − )
2 6
Từ đây ta xây dựng được quan hệ Ud = ƒ(uđk) . Thực tế quan hệ này là phi tuyến,để
đơn giản ta tuyến tính hoá đoạn đặc tính làm việc. Đặc tính có dạng như hình vẽ:
* Hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi:
KBĐ = ΔUd / Δuđk = (265,7 - 0,332 )/ (4 - 0,004) = 66,4


10,Tính chọn khâu khuyếch đại trung gian
Tính chọn khâu khuyếch đại trung gian: Hệ số khuyếch đại của hệ thống
được tính theo đặc tính cơ thấp nhất và sai lệch tĩnh yêu cầu. Gọi Δn là độ sụt tốc
độ ở đặc tính cơ thấp nhất.
Δn = S*. nomin
S* = (n0min - nmin )/ n0min



73
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

⇒ nomin = nmin/ (1- S* ) = nđm / (1 - S*) . D
Gọi K là hệ số khuyếch đại của hệ thống .
Ta có K = KBĐK THKTGKĐK HC
Phương trình đặc tính cơ hệ kín là:
U cd K − I dm RK D
n=
1 + γn
Độ sụt tốc độ Δn = Iđm.R.KĐ/ (1+ϒn) (1)
Mặt khác Δn = S* . n0min = S* .nđm / (1- S*)D (2)
Từ (1) và (2) ta có:
1 I dm RK D
K= [ − 1]
γ S*
n dm
1 − S*
Với KĐ = 7,8 ; nđm = 1600 v/ph ; S* ≤ 3% ; D = 800
R = RưĐ + Rtx + RCK + RCKcb = 1,61+ 0,33 + 0,48 + 0,48
R = 2,92 Ω
Thay các giá trị trên vào (3) ta tính được:
K ≥ 446630,5
Như vậy hệ số khuyếch đại của bộ khuyếch đại trung gian là:
KTG ≥ K/ ( K HCKBĐKĐK TH )
Thay số vào ta có: KTG ≥ 1149,8 . Chọn KTG = 2000
Cuối cng hệ số khuyếch đại của hệ thống là:
K = KBĐK THKTGKĐK HC = 621504


11, tính chọn khâu cải thiện chất lượng động
+ Khi khởi động tốc đô động cơ bằng 0 và khâu ngắt dòng chưa kịp tác động do
có quán tính lớn. Góc mở α lúc này phụ thuộc vào điện áp lấy ra trên R39 tức là
phụ thuộc vào điện áp của IC6 . Dòng ngắt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào việc ta
chỉnh biến trở này vì lúc này khâu ngắt dòng bị loại ra khỏi mạch .


74
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

Dòng dừng thường được chọn : ID = 2÷ 2,5 Iđm = (18 ÷ 22,5) A . Sơ bộ chọn dòng
dừng là ID = 18 A.
Vì tốc độ bằng 0 nên điện áp ra bộ biến đổi sẽ dơi toàn bộ nên tiristo và điện trở
mạch phần ứng , tức là: Ud = RI0 + ΔU
Ud = 2,92.18 + 1,4 = 53,96 V
Khi đó điện áp điều khiển là: uđk = Ud / KBĐ = 53,96/ 66,4 = 0,81 V
Điện áp đầu ra IC6 phải là:
1
u rIC6 = u
K ' HC dk


Với K'HC = R43 2 / R43
⇒ urIC6 = 0,81/ 0,323 = 2,51 V
Ta chọn R40 = 50 KΩ ; R35 = R37 =R38 = R36 = R34 = R39 = 10 KΩ
Khi đó ta có: urIC6 = 2,516 - 2,5. u'R34
u'R34 là một phần điện áp lấy trên R34 . Ta có thể viết: u'R34 = A.ϒn
+ Giả sử động cơ đang chạy ở tốc độ n1 mà ta giảm tốc độ lúc này điện áp đầu ra
IC4 giảm từ ⏐KTG K TH (- Ucđ + ϒn1⏐ xuống giá trị ⏐K TH KTG ( - Ucđ+ ϒn2⏐
Do tốc độ n chưa kịp giảm nên diốt D7 thông, điện áp đặt nên R34 là điện áp của
IC6 ( bộ biến đổi 2 sẽ mở theo điện áp này , để động cơ hãm tái sinh dược thì điện
áp ra của bộ bến đổi 2 phải nhỏ hơn sức điện động E, tức là:
⏐2,51 - 2,5.A.ϒ.n1⏐ < KTH KTG ⏐ϒn1 - Ucđ 1⏐


2,51 - 2,5.A.ϒ.n1 > KTHKTG (ϒn1 - Ucđ 1 )
2 ,15 + K TH K TG ( U cd1 − γn)
⇒A>
2 ,5.. γ . n1


Để đơn giản ta chọn: A < 2,51/ (2,5.ϒ.n1)
Tốc độ n1 lớn nhất chọn bằng 1600 v/ph


75
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

2 ,51
⇒A< = 0,083
2 ,5.0,00751600
.


+ Khi đảo chiều từ quay thuận U

sang quay ngược ta cũng cần hạn
chế dòng điện hãm.Vì dòng điện đảo -(ϒN1-
chiều thì sụt áp trên các tiristo cũng đảo 0 U ) -URIC 6

chiều. Sơ bộ chọn dòng điện hãm URC π ωT

bằng 22A, hãm từ tốc độ cao nhất. α1

Sức điện động của bộ biến đổi ngược α2

được tính: 1600 = (Ud - ΔU - IHR)KĐ
α2 < α1 ⇒ ⏐UD2⏐ < ⏐UD1⏐
⇒ Ud = 139,5 V
Vì bộ biến đổi 2 mắc ngược với bộ biến đổi 1
nên: KBĐ2 = -KBĐ1 = -66,4
⇒ uđk2 = Ud / KBĐ2 = 139,5/ (-66,4) = - 2,1V
Điện áp đầu ra của IC6 phải là:
urIC6 = - 2,1/ 0,323 = - 6,5V
Mặt khác ta có: urIC 6 = 2,51- 2,5A.ϒ.n
⇔ - 6,5 = 2,51 - 2,5A.0,0075.1600
⇒ A = 0,3 ( < 0,8 )
Như vậy khối cải thiện chất lượng động sẽ làm việc thoả mãn cả yêu cầu hạn chế
dòng điện hãm và yêu cầu động cơ được hãm tái sinh khi giảm tốc.
urIC 6 = 2,51 - 0,005631.n khi động cơ quay thuận
urIC 6 = 2,51 + 0,00563.n khi động cơ quay ngược




76
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




PHẦN IV
XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH




77
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




IV-1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống là xây dựng đặc tính n = ƒ(I) hoặc
n = ƒ(M) qua đó kiểm tra được độ sụt tốc độ, tức là đánh giá được sai lệch tĩnh
của hệ thống xem có đảm bảo yêu cầu đặt ra của công nghệ truyền động ăn dao
của máy doa hay không ; đồng thời cũng kiểm tra các giá trị dòng điện ngắt, dòng
điện dừng,hãm xem có đảm bảo an toàn cho hệ thống hay không. Từ đó đánh giá
được năng lực quá tải của hệ thống ; khả năng tác động nhanh của hệ thống cũng
như độ an toàn của hệ thống trong quá trình làm việc .
Do động cơ một chiều kích từ độc lập có đặc tính n = ƒ(I) và n = ƒ(M) đồng
dạng nhau tức là có thể suy ra đặc tính n= ƒ(M) từ đặc tính n= ƒ(I) do đó ta chỉ
xây dựng quan hệ n = ƒ(I) và gọi là đặc tính cơ của hệ thống .
Khi xây dựng đặc tính ta đưa ra các giả thiết sau:
+ Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn.
+ Hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi là hằng số.
+ Tiristo là phần tử bán dẫn tác động nhanh không có quán tính.
+ Điện trở phần ứng động cơ không thay đổi trong suốt qúa trình
làm việc.
+ Điện cảm phần ứng của động cơ và các cuộn kháng đủ lớn để
duy chì dòng điện tải là liên tục.


IV- 2 XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH

1, Xây dựng đặc tính trong vùng làm việc
Viết phương trình kiếc hốp cho động cơ ta có:
Ud = Ke φ n + ΔU
ΔU = 1,4 V là sụt áp trên các tiristo
⇒ n = (Ud - IưR - ΔU )KĐ với KĐ = 1/ Ke φ = 7,8


78
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




UCĐ N
KTGKTHKHC KBĐ KĐ
-
ΔU + IƯR

ϒ


HÌNH 4-1: SƠ CẤU TRÚC HỆ THỐNG




Từ sơ đồ cấu trúc ta viết được:
n = (Ucđ - ϒn).KTGKTHKBĐKHCKĐ - (ΔU +IưR).KĐ
U cd K − ( ΔU + I u R ). K D
n=
1 + γK
Trong đó:
K là hệ số khuyếch đại của hệ thống: K = 621504
R là điện trở mạch phần ứng ; R = 2,92 Ω
+ Khi: n = nmax ; Idm = 9 A ⇒ Ucđ = Ucđ max = 12,0029V
+ Khi: n = nmin ; Iđm = 9 A ⇒ Ucđ = Ucđmin = 0,0153 V


* Điểm không tải lý tưởng ( I = 0)
12 ,0029.621504 − 1,4.7,8
n 0 max = = 1600,041( v / ph)
1 + 0,0075.621504

0,0153.621504 − 1,4.7,8
n 0 min = = 2 ,037( v / ph)
1 + 0,005.621504
* Điểm giới hạn vùng làm việc, chọn Ing = 12,5 A
Ucđ = Ucđmax ⇒ n = 1599, 979 v/ ph
Ucđ = Ucđmin ⇒ n = 1,976 v/ph


79
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

* Đánh giá chất lượng tĩnh:
S* = ( n0min - nmin ) / n0min = ( 2,037 - 2 )/ 2,037 = 0,0181 = 1,81 %
[ S* ] < 3 %
Như vậy sai lệch tốc độ tĩnh đảm bảo yêu cầu.


2, Xây dựng đặc tính ở vùng ngắt dòng
* Đặc tính khi khâu cải thiện chất lượng động chưa tham gia và khâu KĐTG
chưa bão hoà:
Điện áp điều khiển được tính như sau:
u TG + β ' (I u − I ng ) R 23
u dk = [ u TG − ]K ' HC
R 22 + R 23

( ở đây ta bỏ qua dòng điện rẽ qua R43 vì dòng này nhỏ )
Với K'HC = R43 2 / R43 = 0,323
Đặt R23 / ( R22 + R23 ) = α
⇒ uđk = [ uTG (1- α) - α.β( I - Ing) ] K'HC
Từ sơ đồ khối của mạch lúc này ta viết được:
n=(Ucđ - ϒn) KTHKTGK'HC (1- α)KBĐKĐ - α .β'K'HCKBĐKĐ(I - Ing) - (ΔU + I.R ) . KĐ
(1)
Điểm C có toạ độ: (12,5 ; 1599,979) phải nằm trên đường (1). do đó ta có:
U cd K1 (1 − α ) − ( ΔU + IR ). K D U cd K − ( ΔU + IR ) K D
=
1 + (1 − α ) K1 γ 1 + γK

(Tức là đường ngắt dòng phải cắt đường làm việc ở toạ độ I = 12,5A)
ΔU + IƯR

- N
UCĐ '
(1- α)K HC KTGKTH KBĐ KĐ

- -
α.β'(I - ING)

ϒ


Hình 4-2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống khi khâu cải thiện chất lượng động
chưa tham gia và khâu KĐTG chưa bão hoà.
80
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà



Từ đây ta tìm được: K1(1 - α) = K
Với K1 = KTGKTHKBĐKĐK'HC(1 - α)
Và K = KTHKHCKTGKBĐKĐ
⇒ (1 - α) = KHC / K'HC = 0,3/ 0,323 = 0,9285
⇒ α = 0,0714
Từ đây ta chọn R22 : 500/ ( 500 + R22) = 0,0714 ⇒ R22 = 6,5 KΩ
Hệ số phản hồi dòng β' sẽ được chọn khi ta xây dựng xong đường đặc tính có sự
tham gia của khâu cải thiện cất lượng động.


* Đặc tính khi có sự tham gia của khâu cải thiện chất lượng động:
Đánh giá sự tham gia của khối: để khối tác động thì diốt D7 phải mở.
Tức là:
(Ucđ - ϒn) KTHKTG ≥ 2,51 + 0,005631. n
+ Khi Ucđ = Ucđmax = 12,0029 V thì n ≤ 1599,967 v/ph
+ Khi Ucđ = Ucđmin =0,0135 V thì n ≤ 1,9386 v/ph
Ta biết rằng : điều kiện để khâu KĐTG bão hoà là
⏐Ucđ - ϒn⏐ ≥ 13/ ( KTHKTG
Khi Ucđ = Ucđmax thì n ≤ 1599,953 v/ph
Khi Ucđ = Ucđmin thì n ≤ 1,606 v/ph
Như vậy đặc tính tĩnh sẽ không có vùng khâu KĐTG bão hoà vì trước đó khâu cải
thiện chất lượng động đã tác dụng. Sơ đồ khối lúc này là:



ΔU + IƯR

- N
2,51 + 0,005631.N KĐ
0,323KBĐ


Hình 4-3: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống khi khâu cải thiện chất lượng
động đã tác động.

81
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà



Từ sơ đồ khối ta có:
n = (2,51 + 0,005631.n).0,323.KBĐKĐ - (ΔU + I.R)KĐ
n = 7056,3 - 392,9I (*)
(*) là phương trình đường thẳng, với n = 1599,968 v/ph thì I = 13,88 A
Điểm toạ độ ( 13,88 ; 1599,968 ) phải nằm trên đường (1) khi Ucđ = Ucđmax
Ta có:
U cd max K1 − 16,483. β ' − 327,05
1599,968 =
1 + γ . K1

Với K1 = KTHKTGK'HCKBĐKĐ(1- α) = 621308,226
Giải phương trình trên ta được:
β' = 1,4471
Như vậy t của vùng ngắt dòng chỉ có khâu ngắt dòng tác độnglà:


n = 133,3047Ucđ + 0,044 - 0,008595 I
* Đặc tính cao nhất đi qua các điểm: A (9 ;1600,041) , B (9 ; 1600) ,


C (12,5 ; 1599,979) , E (13,88 ; 1599,968) , F (18 ; 0) .
* Đặc tính thấp nhất đi qu các điểm: D (0 ; 2,037) G (12,5 ; !,976) ,


H (17,95 ; 1,9836) , K (18 ; 0).




82
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




N(V/PH
A ) C
E




G
D
H I (A)
0
F



Hình 4-4: Đặc tính tĩnh của hệ thống




83
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




PHẦN V
XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG
XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG




84
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

V- 1 Mục đích và ý nghĩa
Trong qúa trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động, do nhiễu loạn
hoặc do nhiều nguyên nhân khác mà hệ thống có thể bị mất ổn định. Tính ổn định
của hệ thống là tính hệ thống có thể trở lại trạng thái ban đầu khi nhiễu loạn mất đi
sau một khoảng thời gian nào đó hoặc khả năng xác lập trạng thái ổn định mới khi
sai lệch đầu vào thay đổi.
Xét ổn định cho hệ thống là xem hệ thống có ổn định hay không dựa vào các
tiêu chuẩn ổn định. Từ đó ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống để hệ thống làm việc an
toàn, tin cậy đặt được các yêu cầu mong muốn.
Dựa vào đặc tính tĩnh của hệ thống ta thấy rằng các phản hồi âm dòng và âm tốc
độ luôn có xu hướng làm ổn ddịnh hệ thống . Chỉ có phần đặc tính làm việc có đặc
tính cơ cứng nhất là dễ mất ổn định hơn cả. Do đó ta chỉ xét ổn định ở vùng này,
trong vùng này chỉ có phản hồi âm tốc độ tác dụng . Sơ đồ khối của hệ thống lúc
này được biểu diễn trên hình 5-1


N
UCĐ
KTHKHCKTG WBĐ WĐ
-
-


ϒ


HÌNH 5-1




v-2 xét ổn định của hệ thống
Hàm truyền của hệ thống là:
K TH K TG K HC K BD . WD
W=
1 + γ . K TH K TG K HC K BD . WD


Trong đó: WBĐ = KBĐ/ (1 + TBĐP ) là hàm truyền của bộ biến đổi.

85
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

TBĐ = 1 / 2qf là hằng số thời gian của bộ biến đổi.
q là tần số xung chỉnh lưu. q = 3
f = 50 Hz là tần số lưới.
TBĐ = 1 / (2.3.50) = 3,33 . 10-3s
+ Điện cảm phần ứng động cơ được tính:
Lư = ϒUđm / (P.Iđm.nđm) = 5,7.220/ (1,2.9.1600) = 0,0566 H
ϒ =5,7 là hệ số cấu tạo của động cơ .
Lư∑ =LCK + LCK1 + Lư = 125 + 200 + 56,6 = 381,6 mH
T∋ = l∑ / R∑ = 381,6 / 2,92 = 0,13 s
GD 2 . R t 0,75.2 ,92.(7,8) 2
TM = = = 0,0372 (s)
375.9,55. K B 2 375.9,55
KD
WD =
TM TE P + TM P + 1
2


K
⇒ WP =
(TBD P + 1)(TM TE P 2 + TM P + 1) + γK
621504
=
159,5810 P + 49,5810 − 4 P 2 + 40510 − 4 P + 4662 ,28
. −7 3
. .
Trong đó:WĐ Là hàm truyền của động cơ
Rt Là điện trở tổng Rt = R∑
K =KTGKTHKHCKBĐKĐ Là hệ số khuyếch đại của hệ thống .
TE = T∋
Lập bảng Raox:


159,58.10-7 405.10-4

49,58.10-4 4662,28

389,99

4662,28




86
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà



Ta thấy các số hạng trong cột thứ nhất của bảng Raox đều dương, như vậy
hệ thống đã ổn định.


VI - 3 hiệu chỉnh hệ thống
Ta tiến hành hiệu chỉnh hệ thống theo
đặc tính biên độ Lôgarit . Muốn vậy trước hết ta đưa hệ thống về phản hồi
âm một đơn vị (Hình 5-2)




UCĐ n
1/ϒ W0
-




HÌNH 5-2




γ.K
W0 =
(TBD P + 1)(TM TE P 2 + TM P + 1


γ.K
W0 =
(T2 P + !)(T1 P 2 + 2 ξT1 P + 1
2




Với T2 = TBĐ = 3,33.10-3s
ω2 = 1/ T2 = 300 rad/s ⇒ lgω2 = 2,4771 dec

T1 = TM TE = 69,5510 −3 s
.
ω1 = 1/ T1 = 14,38 ⇒ lgω1 = 1,1577 dec
20lgϒK = 73,37


87
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




TM
ξ= 4TE = 0,267


Từ các số liệu trên ta vẽ được đặc tính L0 là đặc tính biên độ - lôga của hàm
W0
* Tiến hành xây dựng Lm là dặc tính biên độ - logarit mong muốn dựa trên các chỉ
tiêu chất lượng động:
δmax ≤ 30%
Tmax ≤ 0,3 (s)
Từ chỉ tiêu δmax ≤ 30% theo giáo trình tự động điều chỉnh, tra đường cong xác
định tần số cắt ωc ta có:

Tmax =
ωC
Với điều kiện Tmax ≤ 0,3 (s) ⇒ ωc = 13π. Từ ωc = 13π kẻ đường có độ nghiêng -
20db/dec. Vùng trung tần của Lm giới hạn bởi ω2 và ω3 = ωc2/ ω2 = 5,559 rad/s
⇒ lgω3 = 0,745.
Từ điểm ω3 vừa xác định trên Lm kẻ đường nghiêng -20db/dec , đường này cắt L0
tại ω4 và vùng hạ tần của Lm là ω ÷ ω4.
Vùng tần số cực thấp của Lm trùng với L0 . Bằng tính toán hình học ta tính được:
ω4 = 0,22 rad ⇒ lgω4 = - 0,656
Từ ω2 kẻ đường nghiêng -60 db/dec , vùng tần số lớn hơn ω2 là vùng cao tần của
Lm
Qua L0 và Lm ta xác định được Lhc = Lm - L0
Từ đặc tính ta viết hàm hiệu chỉnh:
1 (T3 P + 1)(T1 P + 1)
Whc =
(1 + T4 P) 2 (T2 P + 1)
Từ đây ta đưa ra hai loại khối hiệu chỉnh như sau:

88
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

+ Khối thứ nhất là một khuyếch đại thuật toán
kết hợp với tụ điện - điện trở
Hàm truyền của khối hiệu chỉnh này là:


ur 1 + T1 P
WP = = KR
uv 1 + T2 P


Với KR = R3/ R5 và T1 = R2C ; T2 = (R2 + R3)C
Loại này hiệu chỉnh cho dạng: T1 < T2




20LGK




-40DB/DEC




-20 DB/DEC


LGω4 0 LGω3 LGω1 LGωC LGω2 LGω




LHC




HÌNH 5-3: Đặc tính biên độ - logarit



+ Khối hiệu chỉnh thứ hai la các điện trở kết hợp với tụ điện:

89
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

1 + T1 P
WP = K R
1 + T2 P
C1
Với KR = R4/ (R4 + R5) ; T1 = R5C1
R5
T2 = R4R5C1/ (R4+R5)
UV UR
Loại này hiệu chỉnh cho các hàm có: R4

T1 > T2
Như vậy để tạo hàm Whc ta dùng ba Hình 5-4: Khối hiệu chỉnh 2
khâu hiệu chỉnh , hai khâu giống nhau
có dạng khối thứ nhất thực hiện hàm
truyền
(T1 P + 1) 2
Whc1 =
(T4 P + 1) 2

Chọn C = 47μF ⇒ R2 = 1,478 KΩ ; R3 = 95,2 KΩ
T3 P + 1
Whc2 =
T2 P + 1

Chọn C1 = 1μF ⇒ R5 = 179,8 KΩ ; R4 = 1,086 KΩ
Trong sơ đồ nguyên lý ta tạo ra khâu hiệu chỉnh thứ nhất và thứ hai nhờ hai IC của
khối tổng hợp và khuyếch đại trung gian.
Sơ đồ mạch hiệu chỉnh như hình vẽ.

1,49K 47μF
1,49K 47μF

R29 95,2K
UCĐ - 95,2K
R25 1μ
-ϒN -
R44 +
+ 179,8K
5 UR
1K

Hình 5-5: Sơ đồ mạch hiệu chỉnh

Khi mắc thêm khâu hiệu chỉnh thứ ba hệ số khuyếch đại của hệ thống bị
giảm đi là:

90
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

R4 1,0186
KR = = 0,00563 (lần)
R 3 + R 4 1,018 + 179,8

Do đó khâu tổng hợp và khuyếch đại trung gian phải tính toán sao cho hệ số
khuyếch đại của hai khâu này và khâu thứ ba phải đảm bảo:
KTG = KTHKKĐKR = 4000
Từ đây ta chọn được: R29 = 100 Ω ; R25 = 63,7 Ω.
* Khảo sát đặc tính quá độ bằng máy tính
Ứng dụng mô hình matlab khảo sát quá độ cho mô hình cấu trúc sau đây

Ucđ 66,4 Ud 0,342 64,1
n
1199,62
_ 1+ 0,00033 P _ 1+ 0,13 P P




0,1282

0,0075




91
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

V- 4 xét ổn định lại hệ thống
Hàm truyền của hệ thống hở mong muốn sau khi hiệu chỉnh là:
K(T2 P + 1)
Whmm =
(T2 P + 1) 2 ( T4 2 P 2 + 2.0,26. T4 P + 1)
Ta có các đặc tính tần số pha - loga là:
2 ωξT4
ϕ 1 = − actg
1 − ω 2 T4 2

ϕ2 = - 2arctgωT2
ϕ3 = arctgωT3
Từ đây ta vẽ được các đường đặc tính ϕω cộng các đặc tính lại ta được
đường ϕhω của hệ.
Qua đặc tính ϕω ta thấy: trong phạm vi Lω > 0 có một lần ϕω chuyển từ lớn hơn
(-π) xuống dưới đường (-π) và một lần chuyển từ dưới đường (-π) lên phía trên,
tức là số điểm chuyển đổi C+ = C- vì vậy hệ kín ổn định.




92
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




20LGK




-40DB/DEC



-20 DB/DEC


ω4 0 ω3 ωC ω2 ω


-60DB/DEC

ϕω




ω
0




Hình 5-6 : Đặc tính biên độ - logarit (a) ,đặc tính

Pha - logarit của hệ thống sau hiệu chỉnh




93
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà




PHẦN VI

THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ




94
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

VI -1 nguyên lý làm việc của mạch động lực
* Khi động cơ làm việc thuận:
Đóng cầu dao CD cung cấp điện áp ba pha cho máy biến áp động lực BA .
Khi đó hai bộ biến đổi hình tia ba pha song song ngược sẽ được cấp điện áp. Các
van từ T1 ÷ T6 lần lượt dược đặt các điện áp thuận theo chiều biến thiên của điện
áp ba pha . Các van T1 , T2 , T3 được điều khiển với góc mở α1 < 900 , còn các van
T4 , T5 , T6 được điều khiển mở với góc mở α2 > 900 sao cho:
α1 + α2 = 1800 . Lúc này điện áp chỉnh lưu của hai nhóm van là:
Ud1 = Ud0 cosα1 > 0
Ud2 = Ud0cosα2 < 0
Động cơ sẽ quay theo chiều thuận phù hợp với chiều của Ud1. Còn bộ biến
đổi hai làm việc ở chế độ nghịch lưu đợi.


VI - 2 nguyên lý làm việc của mạch điều khiển
Mạch điều khiển của hệ thống truyền động ăn dao máy doa 2620B được
thiết kế theo các yêu cầu kỹ thuật là:
+ ổn định và điều chỉnh tốc độ.
+ Tự động han ché phụ tải.
+ Đảo chiều.
+ Hãm dừng chính xác.
Xuất phát từ những yêu cầu này ta sẽ phân tích nguyên lý làm việc của hệ
thống theo từng yêu cầu.
1,nguyên lý ổn định tốc độ và điều chỉnh tốc độ
Giả sử động cơ đang làm việc ở tốc độ đặt nào đó ở chiều quay thuận, lúc
này tiếp điểm T đóng, Ucđ mang dấu dương khiến điện áp ra của khâu khuyếch đại
trung gian IC3 có dấu dương và điện áp điều khiển sẽ có dấu dương . Điện áp này
sẽ làm cho nhóm van katốt chung mở với góc mở α1 < 900 ; mặt khác , điện áp




95
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

điều khiển của nhóm van anốt chung có dấu âm khiến nhóm van anốt chung mở
với góc mở α2 > 900 , tức là làm việc ở chế độ nghịch lưu đợi .
Trong qúa trình làm việc nếu có sự thay đổi của tải, giả sử tải tăng khiến tốc
độ động cơ giảm ⇒ ( Ucđ - ϒn) sẽ tăng ⇒ điện áp điều khiển sẽ tăng ⇒ góc mở
α1 giảm ⇒ Ud1 tăng kéo tốc độ động cơ trở lại điểm làm việc yêu cầu. Nếu tải
giảm qúa trình diễn ra ngược lai. Đó chính là nguyên lý ổn định tốc độ.
Chất lượng của qúa trình ổn định tốc độ được đánh giá qua chỉ tiêu:
S* = 1,8 %
Khi muốn thay đổi tốc độ ta điều chỉnh biến trở R30 khi đó điện áp chủ đạo
sẽ thay đổi, dẫn đến điện áp điều khiển thay đổi ⇒ góc mở α thay đổi ⇒ điện áp
chỉnh lưu thay đổi ⇒ tốc độ động cơ thay đổi theo. Điện áp chủ đạo được điều
chỉnh nhờ biến trở R30 là vô cấp do đó tốc độ động cơ cũng được điều chỉnh vô
cấp.
2, khả năng han chế phụ tải
Giả sử trong qúa trình làm việc tải của hệ thống tăng quá mức cho phép khi
đó dòng phần ứng động cơ sẽ tăng quá mức cho phép, điều này là không cho phép
. Trong hệ thống có tính đến khả năng này. Khi dòng phần ứng tăng quá giá trị
ngắt thì khâu ngắt dòng sẽ tham gia tác động làm giảm điện áp điều khiển ⇒ góc
mở α có xu hướng tiến tới 900 làm cho điện áp chỉnh lưu giảm và dòng phần ứng
sẽ không tăng quá lớn.
Mặt khác , khi điện áp chỉnh lưu giảm ⇒ tốc độ động cơ sẽ giảm (đủ nhỏ)
lúc này khối cải thiện cất lượng động sẽ tác động tiếp tục hạn chế góc mở và dòng
điện phần ứng sẽ được hạn chế nhỏ hơn mức cho phép, giá trị này là 18A.
3, Quá trình đảo chiều động cơ
Để đảo chiều quay động cơ ta thay đổi đóng mở tiếp điểm T,N, tức là đảo
chiều điện áp chủ đạo.
Giả sử T đang đóng và động cơ đang quay theo chiều thuận nếu ta đồng thời
mở T và đóng N thì điện áp chủ đạo đảo từ dương sang âm ⇒ điện áp đầu ra của


96
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà

khâu khuyếch đại trung gian sẽ đảo dấu từ âm sang dương. Tuy nhiên lúc này
động cơ vẫn quay thuận nên khối cải thiện chất lượng động sẽ tham gia tác dụng
làm cho động cơ được hãm tái sinh. Khi tốc độ động cơ giảm dần thì diốt D7 khoá
lại khiến điện áp điều khiển của nhóm van anốt chung có giá trị dương ⇒ động cơ
chuyển từ hãm tái sinh sang hãm ngược . Khi n = 0 động cơ sẽ được tự động khởi
động theo chiều ngược lại.
4, Hãm dừng
Muốn hãm dừng ta chỉ việc ngắt Ucđ bằng cách mở các tiếp điểm T hoặc N
đang ở trạng thái đóng. Lúc này qúa trình hãm diễn ra tương tự qúa trình đảo
chiều.




97
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPBỘ MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Sinh Viên : Đinh Văn Hà


TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH

1 . Giáo trình truyền động điện
BÙI QUANG KHÁNH - NGUYỄN VĂN LIÊN
2 . Điện tử công suất
NGUYỄN BÍNH
3 . Bài giảng kỹ thuật biến đổi
TRẦN XUÂN MINH
4 . Tự động điều chỉnh truyền động điện
BÙI QUỐC KHÁNH - DƯƠNG VĂN NGHI
PHẠM QUỐC HẢI - NGUYỄN VĂN LIÊN
5. Lý thuyết điều kiển tự động
ĐẶNG VĂN ĐÀO -LÊ VĂN DOANH
6 . 10,000 Trazito
7 . Các mạch khuếch đại IC tuyến tính




98
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