intTypePromotion=1

Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều

Chia sẻ: Ấm Cậu | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:51

0
106
lượt xem
30
download

Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm giúp các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử có thêm tài liệu tham khảo, mời các bạn cùng tham khảo nội dung đề tài "Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều" dưới đây. Nội dung đề tài trình bày về cơ sở lý thuyết về thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều, thiết kế mạch, chế tạo mạch,...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều

  1. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử MỤC LỤC   Trang 1
  2. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ. 1.1. Lời nói đầu. Điện tử  công suất và truyền động điện là một môn học hay và lý thú, cuốn hút  được nhiều sinh viên theo đuổi. Chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn  nữa bộ  môn điện tử  công suất và truyền động điện.Vì vậy, đồ  án môn học chế  tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã  được học.Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề  tài   “Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều   ”. Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện  áp xoay chiều 1 pha đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài. Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý  thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm.Tuy nhiên, chúng em đã nhận  được sự  giải đáp và hướng dẫn kịp thời của cô giáo  "Nguyễn Phương Thảo",  sự góp ý kiến của các bạn sinh viên trong lớp. Được như vậy chúng em xin chân   thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của   thầy cô giáo và bạn trong các đồ án sau này. Do kiến thức hạn chế  nên trong quá trình thực hiện đồ  án chúng em không thể  tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô trong hội đồng bảo vệ  bỏ  qua và có những  đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn nữa.                                                           Chúng em xin chân thành cảm ơn! Trang 2
  3. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử 1.2. Kế hoạch thực hiện đồ án STT Tuân ̀ Công viêc th ̣ ực hiên ̣ Ngươi th ̀ ực hiên ̣ 1 1 ̣ ­Nhân đô an. ̀́ ̉ Ca nhom ́ ­Đưa ra y t ́ ưởng thuc hiên. ̣ ̣ ̣ ­Phân chia công viêc. 2 2 ̉ ̣ ­Tim hiêu đông c ̀ ơ điên 1 chiêu va s ̣ ̀ ̀ ơ đô ̀ Huấn ̣ ực cua mach điêu khiên. mach l ̉ ̣ ̀ ̉ ̀ ́ ̣ ­Tim kiêm linh kiên liên quan đên đô an. ́ ̀́ Long 3 3+4 ­Đưa ra cơ sở li thuyêt cua đô an. ́ ́ ̉ ̀́ ̉ Ca nhom ́ ­Xây dựng sơ đô khôi. ̀ ́ ­Lựa chon mach l ̣ ̣ ực, mach điêu khiên. ̣ ̀ ̉ 4 ́ ́ ơ đô nguyên li. 5+6 ­Thiêt kê s ̀ ́ ̉ Ca nhom ́ ́ ̣ ­Tinh chon thông sô. ́ 5 7 ̣ ̉ ­Rap mach, khao sat trên panel. ́ ́ ̉ Ca nhom ́ ̣ ̉ ̣ ­Đo đac, kiêm tra tin hiêu. ́ 6 8 ̉ ̉ Tiên hanh lam san pham. ́ ̀ ̀ ̉ Ca nhom ́ ­Lăp rap ́ ́ 7 9 ̉ ̣ ̣ ̉ ́ ­Chuân bi nôi dung lam ban li thuyêt. ̀ ́ ̉ Ca nhom ́ ̉ ̣ ̉ ­Chuân bi bao vệ ̉ Ca nhom ́ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. Trang 3
  4. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. .............................................................................................................................                                                           Ngày     Tháng      Năm                                                            CHỮ KÝ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 2.1.  Động cơ điện 1 chiều. 2.1.1. Khái niệm. Động cơ điện nói chung và động cơ điện 1 chiều nói riêng là thiết bị điện từ quay,   làm việc theo nguyên lý điện từ. Khi đặt vào trong từ  trường 1 dây dẫn cho dòng  điện chạy qua dây dẫn thì từ  trường sẽ  tác dụng lực từ  vào dòng điện (vào dây  dẫn ) và làm dây dân chuyển động. Động cơ  điện biến đổi điện năng thành cơ  năng. 2.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều. Trang 4
  5. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng cảm ứng  điện từ. Hình 2.1.2.a ­ Cấu tạo động cơ điện một chiều Như ta đã biết thanh dẫn có dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu tác dụng lực từ.   Vì vậy khi cho dòng điện một chiều đi vào chổi than A và đi ra ở chổi than B thì các  thanh dẫn sẽ  chịu tác dụng của lực từ. Bên cạnh đó do dòng điện chỉ  đi vào thanh  dẫn nằm dưới cực N và đi ra ở các thanh dẫn chỉ nằm trên cực S nên dưới tác dụng  của từ trường lên các thanh dẫn sẽ  sinh ra mô men có chiều không đổi và làm cho  roto của máy quay. Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ  lớn thì mạch điện phần  ứng và   mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được   gọi là động cơ kích từ độc lập. Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt, dây cuốn kích từ sinh ra  từ thông Φ. Trong tất cả các trường hợp, khi mở máy bao giờ cũng phải đảm bảo  có  Φmax  tức là phải giảm điện trở  của mạch kích từ  Rkt  đến nhỏ  nhất có thể.  Cũng cần đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích thích vì khi đó  Φ = 0, M = 0,  động cơ sẽ  không quay được, do đó Eư = 0 và theo biểu thức U = Eư  + RưIư   thì  dòng điện Iư   sẽ  rất lớn làm cháy động cơ. Nếu mômen do động cơ điện sinh ra  lớn hơn mômen cản (M > Mc) rôto bắt đầu quay và suất điện động Eư sẽ tăng lên  Trang 5
  6. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử tỉ lệ với tốc độ quay n. Do sự xuất hiện và tăng lên của Eư, dòng điện Iư sẽ giảm  theo, M giảm khiến n tăng chậm hơn. *Cấu tạo chung: Phần động cơ điện một chiều bao gồm hai phần chính là: Phần  tĩnh: Stato. Phần quay: Roto. * Stato : Stato gọi là phần cảm gồm lõi thép bằng thép đúc, vừa là mạch từ vừa là   vỏ máy. Gắn với stato là các cực từ chính có dây quấn kích từ. Phần tĩnh bao gồm các  bộ phận sau: cực từ chính, cực từ phụ, gông từ và các bộ phận khác. Hình 2.1.2.b­ Cấu tạo stato a. Cực từ chính. Là bộ  phận sinh ra từ  trường gồm có lõi sắt cực từ  và dây quấn kích từ  lồng   ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ  được làm bằng các lá thép KTĐ hay thép   cácbon dày 0.5 đến 1 mm ép lại và tán chặt.  Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều  được bọc cách điện thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt lên trên   các cực từ. Các cuộn dây này được nối nối tiếp với nhau.                                       Trang 6
  7. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử b.Cực từ phụ.                                                                                                          Cực từ phụ được đặt giữa các cực tù chính và dùng để  cải thiện đổi chiều. Lõi  thép của cực tù phụ  thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ  phụ  có đặt   dây quấn, mà cấu tạo giống như  dây quấn cực từ  chính. Cực từ  phụ  được gắn   vào vỏ nhờ các bulông.  c.Gông từ.                                                                                                                        Gông từ được dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm v ỏ máy.  d. Các bộ phận khác.                                                                                         Ngoài ba bộ phận chính trên còn có các bộ phận khác như: Nắp máy, cơ cấu chổi   than. ­Nắp máy: Để  bảo vệ  máy khỏi bị  những vật ngoài rơi vào làm hỏng dây quấn  hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện. ­Cơ  cấu chổi than: Để  đưa dòng điện từ  phần quay ra ngoài. Cơ  cấu chổi than  gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ  một lò xo tì chặt lên cổ  góp.  Hộp chổi than được cố định lên giá chổi than và cách điện với giá đó. Giá chổi có   thể quay được để đưa vị trí chổi than đúng chỗ. *Roto: Roto của động cơ điện một chiều bao gồm các bộ phận sau: lõi sắt phần   ứng, dây quấn phần ứng, cổ góp và các bộ phận khác. Trang 7
  8. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Hình 2.1.2.c­ Cấu tạo roto a. Lõi sắt phần ứng. Dùng để dẫn từ. Thường làm bằng những tấm thép KTĐ (thép hợp kim silix) dày  0.5 mm bôi cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện  xoáy gây nên.                                                                               b.Dây quấn phần ứng. Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần  ứng   thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ  (công suất dưới  vài kilowatt) thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường   dùng dây tiết diện chữ  nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi   thép. Để tránh khi bị văng ra do sức li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc  phải đai chặt dây quấn. Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay ba­ke­lit.                                Trang 8
  9. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử  c. Cổ góp. Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay  chiều thành một chiều. Cổ góp có nhiều phiến đồng có đuôi nhạn cách điện với  nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một trụ tròn. Hai đầu trụ tròn  dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành góp có cao hơn một ít để hàn  các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng.            d. Các bộ phận khác. Cánh quạt: dùng dể  quạt gió làm nguội động cơ. Động cơ  điện một chiều thường   được chế tạo theo kiểu bảo vệ. Ở hai đầu nắp động cơ có lỗ thông gió. Cánh quạt  lắp trên trục động cơ. Khi động cơ  quay, cánh quạt hút gió từ  ngoài vào động cơ.   Gió đi qua vành góp, cực từ, lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội   động cơ. Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục động cơ  thường được làm bằng thép cácbon tốt.                                                   2.1.3 . Mở máy và  điều chỉnh tốc độ động cơ. a) Mở máy động cơ điện một chiều. Phương trình cân bằng điện áp: U=Eư + RưIư suy ra Iư= (U­ Eư)/ Rư Khi mở máy, tốc độ n=0 suy ra Eư = kE nfi =0 suy ra Iư= U/ Rư Vì Rư rất nhỏ, dòng điện phần  ứng Iư lúc mở máy rất lớn Iư=(20¸25) Iđm , làm hỏng  cổ góp, chổi than và ảnh hưởng đến lưới điện. Để giảm dòng điện mở máy, dùng các biện pháp : ­ Dùng biến trở mở máy RMở. Trang 9
  10. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Mắc biến trở mở máy vào mạch phần ứng, dòng điện mở máy lúc có biến trở  mở  máy:  IưMở =U/( Rư+RMở). Lúc đầu để biến trở RMở lớn nhất, trong quá trình mở máy, tốc độ tăng lên, điện trở  mở máy giảm dần đến không  (hình 2.1.3.a ). ­ Giảm điện áp đặt vào phần ứng. Phương pháp này được sử  dụng khi có nguồn điện một chiều có thể  điều chỉnh   được điện áp   Hình 2.1.3.a – Sơ đồ mở máy động cơ bằng giảm điện áp đặt vào phần ứng *Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều. Theo lý thuyết máy điện ta có phương trình tính tốc độ động cơ sau:  với  hay  Từ hai phương trình trên ta thấy n (tốc độ của động cơ) phụ thuộc vào θ (từ thông),  R (điện trở  phần  ứng), U (điện áp phần  ứng). Vì vậy để  điều chỉnh tốc độ  của  động cơ điện một chiều ta có ba phương án. ­ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông θ Trang 10
  11. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử ­ Điều chỉnh tốc độ  bằng cách thay đổi bằng cách thay đổi điện trở  phụ  R f  trên  mạch phần ứng. ­ Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp. ­Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông θ . Hình 2.1.3..a­ Sơ đồ thay thế. Hình 2.1.3.b­ Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi thay đổi từ thông   θ. Trang 11
  12. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Đồ  thị  hình trên cho thấy đường đặc tính cơ  của động cơ  điện một chiều ứng với  các giá trị khác nhau của từ thông. Khi từ thông giảm thì n0 tăng nhưng ∆n còn tăng  nhanh hơn do đó ta mới thấy độ  dốc của các đường đặc tính cơ  này khác nhau.  Chúng sẽ  cùng hôi tụ  về  điểm trên trục hoành  ứng với dòng điện rất lớn: I ư  =  (U/Rư). Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ  lớn hơn tốc độ  định mức. Giới   hạn trong việc điều chỉnh tốc độ quay bằng phương pháp này là 1:2; 1:5; 1:8. Tuy nhiên có nhược điểm khi sử  dụng phương pháp là phải dùng các biện pháp   khống chế đặc biệt do đó cấu tạo và công nghệ  chế  tạo phức tạp, khiến giá thành   máy tăng. ­Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ Rf trên mạch phần ứng. Ta có:    Từ thông không đổi nên n0 không đổi, chỉ có ∆n là thay đổi. Một điều dễ  thấy nữa   là, do ta chỉ  có thể  đưa thêm Rf chứ  không thể  giảm Rư   nên  ở  đây chỉ  điều chỉnh  được tốc độ  dưới tốc độ  định mức. Do R f càng lớn đặc tính cơ càng mềm nên tốc  độ sẽ thay đổi nhiều khi tải thay đổi (từ đồ thị cho thấy, khi I biến thiên thì ứng với   cùng dải biến thiên của I đường đặc tính cơ nào mềm hơn tốc độ sẽ thay đổi nhiều   hơn). Trang 12
  13. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Hình.2.1.3.c­ Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi thay đổi điện trở  phụ Rf trên mạch phần ứng. ­Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng Hình 2.1.3d­ Sơ đồ khối. Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ  cả  trên và dưới định mức. Tuy nhiên  do cách điện của thiết bị  thường chỉ  tính toán cho điện áp định mức nên thường   giảm điện áp U. Khi U giảm thì n0  giảm nhưng ∆n là const nên tốc độ  n giảm. Vì  vậy thường chỉ  điều chỉnh tốc độ  nhỏ  hơn tốc độ  định mức. Còn nếu lớn hơn thì  chỉ điều chỉnh trong phạm vi rất nhỏ. Đặc điểm quan trọng của phương pháp là khi điều chỉnh tốc độ  thì mô men không  đổi vì từ thông và dòng điện phần ứng đều không thay đổi (M = CM. θ. Iư). Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ trong giới hạn 1:10, thậm chí cao hơn nữa  có thể đến 1:25. Phương pháp này có từ thông không đổi nên đặc tính cơ có độ cứng không đổi. Tốc độ không tải lý tưởng phụ thuộc vào giá trị điện áp Uđk của hệ thống, do đó có  thể nói phương pháp này điều khiển là triệt để. Dải điều chỉnh tốc độ  của hệ  thống bị  chặn bởi đặc tính cơ  bản, là đặc tính ứng   với điện áp định mức và từ thông định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải điều khiển bị  Trang 13
  14. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mômen khởi động. Khi mômen tải là định  mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là:   Để  thoả  mãn khả  năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có  mômen ngắn mạch là: Trong đó KM  là hệ số quá tải về mômen.Vì họ đặc tính cơ là các đường thẳng song  song nhau, nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ ta có thể viết: D =  Với   xác định  ở  mỗi máy, vì vậy phạm vi điều chỉnh D phụ  thuộc tuyến tính vào   giá trị của độ cứng β. Khi điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ điện một chiều  bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạch phần ứng gấp khoảng 2   lần điện trở phần ứng động cơ. Do đó có thể tính sơ bộ được:  Do đó phạm vi điều chỉnh tốc độ  động cơ  không vượt quá 10 khi tải có đặc tính  mômen không đổi.     Phương pháp chỉ dùng cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc song song   làm việc ở chế độ kích từ độc lập.  Điều chỉnh động cơ DC bằng PWM chính là sử dụng phương pháp này Trang 14
  15. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Hình 2.1.3.e­ Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi thay đổi điện áp Kết luận : Cả 3 phương pháp trên đều điều chỉnh được tốc độ  động cơ  điện một  chiều nhưng chỉ  có phương pháp điều chỉnh tốc độ  động cơ  một chiều bằng cách   thay đổi điện áp  đặt vào phần  ứng của động cơ  là tốt nhất và hay được sử  dụng  nhất vì nó thu được đặc tính cơ  có độ  cứng không đổi, điều chỉnh tốc độ  bằng  phẳng và không bị hao tổn. b) Động cơ điện một chiều kích từ song song. Để  mở  máy dùng biến trở  mở  máy RMở , để  điều chỉnh tốc độ  thường điều chỉnh  Rđc  . Đường đặc tính cơ n = fi(M) n = (U ­ RưIư)/ kEfi (1) Mặt khác: Mđt = kM Iư fi (2) Từ (1) và (2) ta có: n= U/ kEfi ­ RưM/ (kM kEfi2)    Thêm điện trở Rp vào mạch phần ứng thì ta có: n= U/ kEfi ­ (Rư +Rp )M/ (kM kEfi2) Trang 15
  16. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Hình 2.1.3.f ­  Sơ đồ nối dây động cơ điện 1 chiều kích từ song song. *Đặc tính làm việc. Các đường quan hệ giữa tốc độ n, mômen M, dòng điện phần ứng I ư và hiệu suất h  theo công suất cơ trên trục P2. Động cơ điện kích từ song song có đặc tính cơ cứng, và tốc độ hầu như không đổi   khi công suất trên trục P2 thay đổi, chúng được dùng nhiều trong máy cắt kim loại,  máy công cụ. 2.2. Bộ biến đổi xung áp 1 chiều. 2.2.1. Đặt vấn đề. Các bộ biến đổi điện áp một chiều dùng để biến đổi điện áp hiệu dụng đặt lên tải.  Nguyên lý của bộ biến đổi này là dùng các phần tử van bán dẫn nối tải với nguồn   trong một khoảng thời gian t1 rồi lại cắt đi trong một khoảng thời gian t 0 theo một  chu kỳ  lặp lại T. Bằng cách thay đổi độ  rộng của t1 hay t0 trong khoảng T ta thay  đổi được giá trị  điện áp trung bình ra trên tải. Nguyên lý này có  ưu điểm là điều  chỉnh điện áp ra trong một phạm vi rộng và vô cấp, hiệu suất cao vì tổn thất trên  các phân tử điện tử công suất rất nhỏ. Phân loại: Có nhiều cách phân loại các bộ  biến đổi xung áp môt chiều, tuỳ  thuộc   vào cách mắc khoá điện từ song song hay nối tiếp mà người ta chia các bộ biến đổi   xung áp thành nối tiếp hay song song. Cũng có thể phân biệt bộ biến đổi tuỳ thuộc   Trang 16
  17. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử vào điện áp ra, ví dụ như bộ biến đổi xung áp có bộ biến đổi xung áp có điện áp ra   nhỏ hơn điện áp vào, còn bộ biến đổi xung áp có bộ biến đổi xung áp có điện áp ra   lớn hơn điện áp vào.Tuỳ  thuộc vào dấu điện áp mà người ta chia ra: bộ  biến đổi   xung áp không đảo chiềuhoặc bộ biến đổi xung áp có đảo chiều. 2.2.2. Nguyên lí chung của bộ biến đổi xung áp 1 chiều. Hình 2.2.2.a­ Sơ đồ nguyên lý của bộ băm xung. BX DC có chức năng biến đổi điện áp một chiều, nó có ưu điểm là có thể thay đổi  điện áp trong một phạm vi rộng mà hiệu suất của bộ biến đổi cao vỡ tổn thất của   bộ biến đổi chủ yếu trên các phần tử đóng cắt rất nhỏ. So với các phương pháp thay đổi điện áp một chiều để điều chỉnh tốc độ  động cơ  một chiều như  phương pháp điều chỉnh bằng biến trở, bằng máy phát một chiều,   bằng bộ biến đổi có khâu trung gian xoay chiều, bằng chỉnh lưu có điều khiển... thì   phương pháp dùng mạch băm xung có nhiều ưu điểm đáng kể: điều chỉnh tốc độ và  đảo chiều dễ  dàng, tiết kiệm năng lượng, kinh tế và hiệu quả cao, đồng thời đảm   bảo được trạng thái hãm tái sinh của động cơ. Cùng với sự phát triển và ứng dụng  ngày càng rộng rãi các linh kiện bán dẫn công suất lớn đã tạo nên các mạch băm  xung có hiệu suất cao, tổn thất nhỏ, độ nhạy cao, điều khiển trơn tru, chi phí bảo trì  thấp, kích thước nhỏ. Mạch băm xung đặc biệt thích hợp với các động cơ  một  chiều công suất nhỏ. Trang 17
  18. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Điện thế trung bình đầu ra sẽ được điều khiển theo mức mong muốn mặc dù điện  thế đầu vào có thể là hằng số (ắc qui, pin) hoặc biến thiên (đầu ra của chỉnh lưu),   tải có thể thay đổi.Với một giá trị  điện thế  vào cho trước, điện thế  trung bình đầu   ra có thể điều khiển theo hai cách: ­Thay đổi độ rộng xung. ­Thay đổi tần số băm xung. *Nguyên lý: Nguyên lý chung là biến đổi giá  trị của điện áp một chiều ở các mức  khác nhau. Hình 2.2.2.b ­Sơ đồ.                                    Hình 2.2.2.c­. Dạng sóng a. Phương pháp thay đổi độ rộng xung Nội dung của phương pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên T. Giá trị trung bình của  điện áp ra khi thay đổi độ rộng là: t1.U Ud = = γ .U T t γ= 1 T Trong đó đặt: Là hệ số lấp đầy, còn gọi là tỉ số chu kỳ   Như vậy theo phương pháp này thì dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 <  1). b.  Phương pháp thay đổi tần số xung Nội dung của phương pháp này là thay đổi T, còn t1 = const. Khi đó: Trang 18
  19. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử t1 Ud = .U = t1.f .U T Vậy Ud = U khi  và Ud = 0 khi f = 0.  Ngoài ra có thể phối hợp cả  hai phương pháp trên. Thực tế  phương pháp biến đổi  độ rộng xung được dùng phổ biến hơn vì đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần   đi kèm. c. Kết luận Ở đây ta chọn cách thay đổi độ rộng xung, phươg pháp này gọi là PWM (Pulse  Width Modulation), theo phương pháp này tân số băm xung sẽ là hằng số. Việc điều  khiển trạng thái đóng mỏ của van dựa vào viêc so sánh một điện áp điều khiển với  một sóng tuần hoàn (thường là dạng tam giác (Sawtooth)) có biên độ đỉnh không  đổi. Nó sẽ thiết lập tần số đóng cắt cho van, tần số đóng cắt này là không đổi với  dải tẩn từ 2kHz đến 200kHz. Khi  Ucontrol > Ust thì cho tín hiệu điều khiển mở van,  ngược lại khóa van. Hình 2.2.2.d­Dạng sóng sau khi sử dụng phương pháp PWM. 2.2.3 Các dạng băm xung cơ bản. Dựa vào cách mắc khoá xung, các bộ lọc và nguồn cung cấp mà có các dạng sơ đồ: a). Xung áp đảo dòng lớp B. Sơ đồ nguyên lý:  Trang 19
  20. Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện ­ Điện Tử Hình 2.2.3.a­Sơ đồ nguyên lý xung áp đảo dòng lớp B. Tải là phần  ứng động cơ một chiều kích từ độc lập đã được thay bởi mạch tương  đương R­L­E. *Nguyên lý hoạt động. Chế độ động cơ:  Trong khoảng 0 ≤ t ≤ , động cơ được nối nguồn qua , điện áp đặt lên động cơ là U. S1 D2 Trong khoảng   ≤ t ≤T ,   ngắt, động cơ  được nối ngắn mạch qua   , điện áp  đặt lên động cơ là 0. Chế độ hãm tái sinh: 0 t γT S2 D1 Trong khoảng  ,  ngắt, động cơ được nối nguồn qua  , điện áp đặt lên  động cơ là U. γT t T S2 S2 Trong khoảng  ,  dẫn, động cơ được nối ngắn mạch qua  , điện áp đặt  lên động cơ là 0. Trang 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản