NGHIÊN CỨU VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP, chương 9

Chia sẻ: Tran Van Duong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

275
lượt xem 103
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia - động cơ, khi phát xung nhằm để mở một van tiristor thì điện áp của pha đó phải dương hơn điện áp của pha có van đang dẫn dòng. Do đó, dòng điện của pha đang dẫn sẽ giảm về 0, còn dòng điện của van kế tiếp sẽ tăng dần lên. Do có điện cảm trong mạch mà quá trình này xảy ra từ từ, cùng một thời điểm cả hai van đều dẫn dòng và chuyển dòng cho nhau. Quá trình này được gọi là quá trình chuyển...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: NGHIÊN CỨU VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP, chương 9

Chương 9: Hieän töôïng chuyeån maïch Trong sô ñoà chænh löu ba pha hình tia - ñoäng cô, khi phaùt xung nhaèm ñeå môû moät van tiristor thì ñieän aùp cuûa pha ñoù phaûi döông hôn ñieän aùp cuûa pha coù van ñang daãn doøng. Do ñoù, doøng ñieän cuûa pha ñang daãn seõ giaûm veà 0, coøn doøng ñieän cuûa van keá tieáp seõ taêng daàn leân. Do coù ñieän caûm trong maïch maø quaù trình naøy xaûy ra töø töø, cuøng moät thôøi ñieåm caû hai van ñeàu daãn doøng vaø chuyeån doøng cho nhau. Quaù trình naøy ñöôïc goïi laø quaù trình chuyeån maïch giöõa caùc van. Trong quaù trình chuyeån maïch vì caû hai van ñeàu daãn ñieän neân ñieän aùp chænh löu baèng trung bình coäng cuûa hai ñieän aùp pha: Ud = ( Ua + Ub )/2. Phöông trình caân baèng ñieän aùp cho caùc pha trong luùc chuyeån maïchU a : X td d i1  U d laø dt ( 3. 8 ) di2 U b  X td  Ud dt d i1 d   i2 dt dt Vì i1 + i2 = Id vaø neáu ta coi nhö: Thì ta coù: Trong ñoù: p laø soá xung aùp ñaäp maïch trong moät chu kyø  U 2 m sin di 2 U b  U a p   sin  dt 2 X td X td ñieän aùp xoay chieàu.
Thôøi ñieåm baét ñaàu xaûy ra hieän töôïng chuyeån maïch laø taïi thôøi ñieåm  = . Ta ñöôïc bieåu thöùc tính doøng ñieän chaïy qua caùc van: 6 i1  I d  ik  I d  U 2 [cos  cos(   )] ( 3. 9 ) 2 X td 6 i2  ik  U 2 [cos  cos(   )] ( 3. 10 ) 2 X td Quaù trình chuyeån maïch keát thuùc khi i1 = 0, i2 = Id. Do ñoù, ta coù theå ruùt ra quan heä giöõa goùc chuyeån maïch  vôùi caùc I thoâng soá trong heä thoá g:I mk )     arccos(cos n  d ( 3. 11 )  U 2 m sin p I mk  X td Trong ñoù: Trong thöïc teá vaän haønh ít khi doøng ñieän chænh löu vöôït quaù giaù trò Id/Imk = 0,1. Do ñoù, coù theå noùi raèng trong chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô goùc chuyeån maïch  cöïc ñaïi laø 300. Do coù söï chuyeån maïch neân söùc ñieän ñoäng chænh löu bò suy giaûm vaø giaù trò trung bình cuûa suït aùp do chuyeån maïch ñöôïc tính theo bieåu thöùc sau: 2 X td I d U   ( 3. 12 ) 2 Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô: 3 6 3 X td Ud  U 2 cos  Id ( 3. 13 ) 2 2 I. 1. d Soùng haøi vaø vieäc san baèng ñieän aùp ra cuûa soùng haøi: Do tính chaát cuûa chænh löu ñieän töû coâng suaát laø bieán ñoåi ñieän aùp xoay chieàu thaønh moät chieàu neân daïng soùng ra cuûa
boä bieán ñoåi khoâng phaûi laø hình sin maø coù chöùa caùc thaønh phaàn soùng ñieàu hoøa baäc cao. Daïng soùng ñieän aùp ra cuûa chænh löu coù tính chaát xung, coù daïng nhaáp nhoâ. Do ñoù, ñieän aùp ra cuûa chænh löu goàm hai thaønh phaàn: xoay chieàu vaø moät chieàu: Ud = ud + ud. Trong ñoù: ud laø toång caùc soùng haøi cuûa ñieän aùp chænh löu. Bieân ñoä cuûa chuùng phuï thuoäc vaøo ñieän caûm, ñieän trôû cuûa maùy bieán aùp, tính chaát cuûa phuï taûi, caùc van, baäc cuûa soùng haøi vaø sô ñoà keát noái maïch cuûa chænh löu. Trong heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô, maëc duø taûi mang tính chaát caûm khaùng ( L, R, E ) seõ laøm cho daïng soùng ñieän aùp ra töông ñoái baèng phaúng nhöng do coù goùc kích  vaø söï chuyeån maïch ñieän töû neân coù nhieàu soùng haøi hôn so vôùi heä thoáng chænh löu khoâng coù ñieàu khieån. Khi goùc kích  caøng lôùn thì bieân ñoä cuûa soùng haøi caøng lôùn. Ñeå khöû soùng haøi cho daïng soùng ñieän aùp ra ñöôïc baèng phaúng, oån ñònh ngöôøi ta thöôøng duøng ñeán boä loïc. Boä loïc laø khaâu trung gian, noù noái nguoàn chænh löu vôùi phuï taûi. Boä loïc coù chöùc naêng chæ cho doøng ñieän coù taàn soá coá ñònh naøo ñoù ñi qua maø khoâng bò suy giaûm nhöng laïi laøm suy giaûm maïnh doøng ñieän ôû caùc taàn soá khaùc. Ñeå san baèng daïng soùng ñieän aùp chænh löu ta duøng boä loïc LC. Boä loïc naøy ñöôïc duøng cho caùc thieát bò chænh löu coâng suaát lôùn nhö sau: L +   U ( 1 )m.r + C Taûi U ( 1 )m.r -  
Hình 3. 7 Sô ñoà maïch loïc LC. Maïch loïc LC laø söï keát hôïp giöõa cuoän daây vaø tuï ñieän. Cuoän daây L duøng ñeå san baèng doøng ñieän, loïc nhieãu taàn soá cao. Tuï ñieän C duøng ñeå duy trì ñieän aùp treân taûi coá ñònh, khoâng ñoåi. Chæ tieâu cuûa boä loïc Kab laø heä soá san baèng ñöôïc xaùc Kv ñònh theo bieåu thöùcKnhöK ab  sau: ( 3. 14 ) r U 2 U K v  (1) m.v  2 ; K r  (1) m.r U d .v m x 1 Ud Trong ñoù: - Kv, Kr: Heä soá xung ôû ñaàu vaøo vaø ra cuûa boä loïc. Giaù trò cuûa Kv phuï thuoäc vaøo töøng sô ñoà chænh löu coøn giaù trò cuûa Kr lôùn hay nhoû laø do yeâu caàu cuûa phuï taûi. - U(1)m.v: Bieân ñoä soùng cô baûn ( soùng haøi baäc 1 ) cuûa ñieän aùp chænh löu. - Ud.v: Ñieän aùp ra moät chieàu cuûa ñieän aùp chænh löu. - Ud: Ñieän aùp ra moät chieàu treân taûi. - U(1)m.r: Bieân ñoä lôùn nhaát cuûa xung aùp soùng cô baûn ôû ñaàu ra cuûa boä loïc. - mx: Soá xung aùp cuûa ñieän aùp chænh löu trong moät chu kyø cuûa ñieän aùp nguoàn xoay chieàu. Trong boä loïc LC, khi thieát keá, caùc giaù trò L vaø C ñöôïc tính toaùn theo coâng thöùc nhö sau: 2U d Lmin  ( 3. 15 ) [(m x )  1]m xI d 2 10 K ab C ( 3. 16 ) L(m x ) 2 Trong ñoù: - mx: Soá pha ( mx = 3 ).
- Kv = 0,25. Ñieän aùp ra cöïc ñaïi ñaët leân tuï ñieän cuûa boä loïc seõ laø: U c max  2U 2 ( 3. 17 ) I. 1. e Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô: ÔÛ nhöõng phaàn treân, ñeå ñôn giaûn cho vieäc tìm hieåu nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø daïng soùng cuûa heä thoáng chænh löu neân ta boû qua caùc aûnh höôûng cuûa maïch ñoäng löïc ñoái vôùi ñieän aùp ra cuûa boä chænh löu. Khi tieán haønh thaønh laäp phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ta phaûi xeùt ñeán söï aûnh höôûng cuûa ñieän khaùng, ñieän trôû cuûa maùy bieán aùp, söùc phaûn ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô vaø caùc toån thaát khaùc treân maïch ñieän.   u2a u2b u2c  EÑ Rtñ Rtñ Rtñ R xtñ xtñ xtñ XÑK T1 T2 T3      Hình 3. 8 Sô ñoà ñaúng trò cuûa heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô. Muoán xeùt toaøn boä aûnh höôûng cuûa maïch ñoäng löïc leân ñieän aùp ra cuûa chænh löu coù taûi laø ñoäng cô, ta söû duïng söùc ñieän ñoäng cuûa cuoän daây thöù caáp maùy bieán aùp ñöôïc trình baøy nhö hình 3. 8.
Töông töï nhö ñieän aùp chænh löu, giaù trò trung bình cuûa söùc ñieän ñoäng chænh löu ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc nhö sau: 3 6 Ed  E2 cos  Ed 0 cos ( 3. 18 ) 2 Khi chænh löu coù taûi, ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô: UÑ = Ed - UCL. Söùc phaûn ñieän ñoäng cuûa ñoäng cô: EÑ = Ed - U vôùi U: Ñieän aùp rôi treân toaøn maïch phaàn öùng, U = UT + UR + UX + Uö ( 3. 19 ) Vaø coù daïng soùng cuûa ñieän aùp ra chænh löu khi coù taûi:
Hình 3. 9 Daïng soùng ñieän aùp ra vaø doøng ñieän khi boä chænh löu coù taûi laø ñoäng cô. Töø U = UT + UR + UX + Uö : Trong ñoù: - UT: Ñieän aùp rôi treân tiristor, khoaûng töø 0,5V ñeán 1,5V. - UR: Ñieän aùp rôi treân ñieän trôû maùy bieán aùp UR = IöRtñ. - Rtñ: Ñieän trôû töông ñöông cuûa maùy bieán aùp: W2 2 Rtd  R2  R1 ( ) ( 3. 20 ) W1
- R1, W1: Ñieän trôû vaø soá voøng daây treân moät pha cuoän sô caáp cuûa maùy bieán aùp. - R2, W2: Ñieän trôû vaø soá voøng daây treân moät pha cuoän thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. - UX: Ñieän aùp rôi treân ñieän khaùng cuûa maùy bieán aùp: UX = 0,47IöXtñ. ( 3. 21 ) - Xtñ: Ñieän khaùng töông ñöông cuûa maùy bieán aùp: W2 2 X td  X 2  X 1 ( ) ( 3. 22 ) W1 - X1, X2: Ñieän khaùng treân cuoän sô caáp vaø thöù caáp cuûa maùy bieán aùp. - Uö: Ñieän aùp rôi treân hai ñaàu phaàn öùng cuûa ñoäng cô: Uö = IöRö. Thay caùc giaù trò cuûa U vaøo: UÑ = Ed - UCL vaø EÑ = Ed - U ta ñöôïc: EÑ = Ud0cos - UT - ( Rtñ + 0,47Xtñ + Rö )Iö ( 3. 23 ) Chia hai veá cuûa bieåu thöùc cho KEÑ ta ñöôïc: U d 0 cos  U T Rtd  0,47 X td  Ru n  Iu K E D K E D U d 0 cos   U T Rtd  0,47 X td  Ru n  M ( 3. 24 ) KED KE KM 2D Ñaây laø phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp trong heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô. Töø ( 3. 24 ), khi thay ñoåi goùc kích  nghóa laø thay ñoåi thôøi ñieåm kích cuûa caùc tiristor thì ta thay ñoåi ñöôïc ñieän aùp ra cuûa chænh löu. Ñieän aùp ngoõ ra cuûa chænh löu thay ñoåi töùc laø ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô seõ thay ñoåi laøm cho toác ñoä cuûa ñoäng cô thay ñoåi.
Neáu goùc kích  caøng lôùn, nghóa laø ta kích vaøo caùc tiristor caøng chaäm so vôùi thôøi ñieåm chuyeån maïch töï nhieân thì cos caøng nhoû seõ laøm cho ñieän aùp chænh löu ra caøng beù neân ñöôøng ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô caøng doác, toác ñoä cuûa ñoäng cô giaûm. Thoâng thöôøng  ñöôïc choïn: 0 <  < /2. Ta coù hoï ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô khi goùc kích  thay ñoåi: n n0 TN n01 =0 n0 > n01 > n02 n02 1 0 < 1 < 2 2 M 0 MC Hình 3. 10 Hoï ñöôøng ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô trong heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô khi thay ñoåi goùc kích . Trong heä thoáng naøy, coù hai höôùng ñeå ñieàu chænh toác ñoä cuûa ñoäng cô: - Ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñaït n < ncb thì ta taêng goùc kích  laøm cho ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô seõ giaûm neân toác ñoä seõ giaûm. - Ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñaït n > ncb thì ta giaûm töø thoâng kích thích Ñ baèng caùch giaûm RKÑ. I. 1. f Nhaän xeùt: Heä thoáng chænh löu ba pha hình tia – ñoäng cô, khi kích laàn löôït töøng tiristor leäch nhau 1200 ñieän thì tiristor ñöôïc kích seõ daãn trong 1200 ñieän. ÔÛ caùc thôøi ñieåm bình thöôøng chænh löu chæ coù moät tiristor daãn, rieâng trong thôøi gian chuyeån maïch coù hai tiristor daãn.
Khi maéc ñoäng cô vaøo heä thoáng thì ñoäng cô khoâng theå laøm vieäc vôùi ñöôøng ñaëc tính töï nhieân vaø toác ñoä cuûa ñoäng cô khoâng ñaït tôùi toác ñoä cô baûn. Khi cho goùc kích  = 0 thì ñoäng cô ñaït toác ñoä laø nmax vì ñieän aùp UCL laø cöïc ñaïi. Nhöng nmax luoân luoân nhoû hôn ncb. Heä thoáng naøy coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä theo hai höôùng. Muoán giaûm toác ñoä thì ta ñieàu chænh goùc . Muoán taêng toác ñoä lôùn hôn ncb thì ta giaûm töø thoâng Ñ baèng caùch giaûm RKÑ. Heä thoáng naøy coù khaû naêng thöïc hieän caùc phaûn hoài aâm toác ñoä, phaûn hoài döông doøng ñieän keát hôïp aâm ñieän aùp ñeå töï ñoäng ñieàu chænh toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi. Caùc ñaïi löôïng phaûn hoài seõ ñöôïc ñöa trôû veà so saùnh vôùi Uñk laøm cho boä taïo xung sôùm hôn hay muoän hôn so vôùi thôøi ñieåm xuaát hieän xung ñaõ chænh ñònh.