Đề tài Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập

Chöông I: CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ ÑOÄC LAÄP I. KHAÙI NIEÄM CHUNG: I. 1 Ñònh nghóa: Ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô laø duøng caùc bieän phaùp nhaân taïo ñeå thay ñoåi caùc thoâng soá nguoàn nhö ñieän aùp hay caùc thoâng soá maïch nhö ñieän trôû phuï, thay ñoåi töø thoâng… Töø ñoù taïo ra caùc ñaëc tính cô môùi ñeå coù nhöõng toác ñoä laøm vieäc môùi phuø hôïp vôùi yeâu caàu. Coù hai phöông phaùp ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô: Bieán ñoåi caùc thoâng soá cuûa boä phaän cô khí töùc laø bieán ñoåi tyû soá truyeàn chuyeån tieáp töø truïc ñoäng cô ñeán cô caáu maùy saûn suaát. Bieán ñoåi toác ñoä goùc cuûa ñoäng cô ñieän. Phöông phaùp naøy laøm giaûm tính phöùc taïp cuûa cô caáu vaø caûi thieän ñöôïc ñaëc tính ñieàu chænh. Vì vaäy, ta khaûo saùt söï ñieàu chænh toác ñoä theo phöông phaùp thöù hai. Ngoaøi ra caàn phaân bieät ñieàu chænh toác ñoä vôùi söï töï ñoäng thay ñoåi toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi cuûa ñoäng cô ñieän. Veà phöông dieän ñieàu chænh toác ñoä, ñoäng cô ñieän moät chieàu coù nhieàu öu vieät hôn so vôùi caùc loaïi ñoäng cô khaùc. Khoâng nhöõng noù coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä deã daøng maø caáu truùc maïch ñoäng löïc, maïch ñieàu khieån ñôn giaûn hôn, ñoàng thôøi laïi ñaït chaát löôïng ñieàu chænh cao trong daõy ñieàu chænh toác ñoä roäng. I. 2 Caùc chæ tieâu kyõ thuaät ñeå ñaùnh giaù heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä: Khi ñieàu chænh toác ñoä cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän ta caàn chuù yù vaø caên cöù vaøo caùc chæ tieâu sau ñaây ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän: I. 2. a Höôùng ñieàu chænh toác ñoä: Höôùng ñieàu chænh toác ñoä laø ta coù theå ñieàu chænh ñeå coù ñöôïc toác ñoä lôùn hôn hay beù hôn so vôùi toác ñoä cô baûn laø toác ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô ñieän treân ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân. I. 2. b Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä (Daõy ñieàu chænh): Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä D laø tæ soá giöõa toác ñoä lôùn nhaát nmax vaø toác ñoä beù nhaát nmin maø ngöôøi ta coù theå ñieàu chænh ñöôïc taïi giaù trò phuï taûi laø ñònh möùc: D = nmax/nmin. Trong ñoù: - nmax: Ñöôïc giôùi haïn bôûi ñoä beàn cô hoïc. - nmin: Ñöôïc giôùi haïn bôûi phaïm vi cho pheùp cuûa ñoäng cô, thoâng thöôøng ngöôøi ta choïn nmin laøm ñôn vò. Phaïm vi ñieàu chænh caøng lôùn thì caøng toát vaø phuï thuoäc vaøo yeâu caàu cuûa töøng heä thoáng, khaû naêng töøng phöông phaùp ñieàu chænh. I. 2. c Ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô khi ñieàu chænh toác ñoä: Ñoä cöùng: b = DM/Dn. Khi b caøng lôùn töùc DM caøng lôùn vaø Dn nhoû nghóa laø ñoä oån ñònh toác ñoä caøng lôùn khi phuï taûi thay ñoåi nhieàu. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä toát nhaát laø phöông phaùp maø giöõ nguyeân hoaëc naâng cao ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô. Hay noùi caùch khaùc b caøng lôùn thì caøng toát. I. 2. d Ñoä baèng phaúng hay ñoä lieân tuïc trong ñieàu chænh toác ñoä: Trong phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä, coù nhieàu caáp toác ñoä. Ñoä lieân tuïc khi ñieàu chænh toác ñoä g ñöôïc ñaùnh giaù baèng tæ soá giöõa hai caáp toác ñoä keà nhau: g = ni/ni+1 Trong ñoù: - ni: Toác ñoä ñieàu chænh ôû caáp thöù i. - ni + 1: Toác ñoä ñieàu chænh ôû caáp thöù ( i + 1 ). Vôùi ni vaø ni + 1 ñeàu laáy taïi moät giaù trò moment naøo ñoù. g tieán caøng gaàn 1 caøng toát, phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä caøng lieân tuïc. Luùc naøy hai caáp toác ñoä baèng nhau, khoâng coù nhaûy caáp hay coøn goïi laø ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp. g ¹ 1 : Heä thoáng ñieàu chænh coù caáp. I. 2. e Toån thaát naêng löôïng khi ñieàu chænh toác ñoä: Heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän coù chaát löôïng cao laø moät heä thoáng coù hieäu suaát laøm vieäc cuûa ñoäng cô h laø cao nhaát khi toån hao naêng löôïng DPphuï ôû möùc thaáp nhaát. I. 2. f Tính kinh teá cuûa heä thoáng khi ñieàu chænh toác ñoä: Heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä truyeàn ñoäng ñieän coù tính kinh teá cao nhaát laø moät heä thoáng ñieàu chænh phaûi thoûa maõn toái ña caùc yeâu caàu kyõ thuaät cuûa heä thoáng. Ñoàng thôøi heä thoáng phaûi coù giaù thaønh thaáp nhaát, chi phí baûo quaûn vaän haønh thaáp nhaát, söû duïng thieát bò phoå thoâng nhaát vaø caùc thieát bò maùy moùc coù theå laép raùp laãn cho nhau. II. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI ÑIEÄN AÙP ÑAËT VAØO PHAÀN ÖÙNG ÑOÄNG CÔ: Ñoái vôùi caùc maùy ñieän moät chieàu, khi giöõ töø thoâng khoâng ñoåi vaø ñieàu chænh ñieän aùp treân maïch phaàn öùng thì doøng ñieän, moment seõ khoâng thay ñoåi. Ñeå traùnh nhöõng bieán ñoäng lôùn veà gia toác vaø löïc ñoäng trong heä ñieàu chænh neân phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp treân maïch phaàn öùng thöôøng ñöôïc aùp duïng cho ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp. Ñeå ñieàu chænh ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô, ta duøng caùc boä nguoàn ñieàu aùp nhö: maùy phaùt ñieän moät chieàu, caùc boä bieán ñoåi van hoaëc khueách ñaïi töø… Caùc boä bieán ñoåi treân duøng ñeå bieán doøng xoay chieàu cuûa löôùi ñieän thaønh doøng moät chieàu vaø ñieàu chænh giaù trò söùc ñieän ñoäng cuûa noù cho phuø hôïp theo yeâu caàu. Phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp: Ta coù toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng: n0 = Uñm/KEFñm. Ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô: Khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô thì toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng seõ thay ñoåi nhöng ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô thì khoâng thay ñoåi. Nhö vaäy, khi ta thay ñoåi ñieän aùp thì ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô khoâng thay ñoåi. Hoï ñaëc tính cô laø nhöõng ñöôøng thaúng song song vôùi ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân: U1 U2 U3 TN ( Uñm ) n0 ncb n1 n2 n3 M n MC Uñm > U1 > U2 > U3 ncb > n1 > n2 > n3 Hình I. 1 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng thöïc chaát laø giaûm aùp vaø cho ra nhöõng toác ñoä nhoû hôn toác ñoä cô baûn ncb. Ñoàng thôøi ñieàu chænh nhaûy caáp hay lieân tuïc tuøy thuoäc vaøo boä nguoàn coù ñieän aùp thay ñoåi moät caùch lieân tuïc vaø ngöôïc laïi. Theo lyù thuyeát thì phaïm vi ñieàu chænh D = ¥. Nhöng trong thöïc teá ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp neáu khoâng coù bieän phaùp ñaëc bieät chæ laøm vieäc ôû phaïm vi cho pheùp: Umincp = Uñm/10, nghóa laø phaïm vi ñieàu chænh: D = ncb/nmin = 10/1. Neáu ñieän aùp phaàn öùng U < Umincp thì do phaûn öùng phaàn öùng seõ laøm cho toác ñoä ñoäng cô khoâng oån ñònh. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô seõ giöõ nguyeân ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô neân ñöôïc duøng nhieàu trong maùy caét kim loaïi vaø cho nhöõng toác ñoä nhoû hôn ncb. Öu ñieåm: Ñaây laø phöông phaùp ñieàu chænh trieät ñeå, voâ caáp coù nghóa laø coù theå ñieàu chænh toác ñoä trong baát kyø vuøng taûi naøo keå caû khi ôû khoâng taûi lyù töôûng. Nhöôïc ñieåm: Phaûi caàn coù boä nguoàn coù ñieän aùp thay ñoåi ñöôïc neân voán ñaàu tö cô baûn vaø chi phí vaän haønh cao. III. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI TÖØ THOÂNG: · - · + · + · · - CKÑ RKÑ Iö U Ñ UKT Hình I. 2 Sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng. Ñieàu chænh töø thoâng kích thích cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu laø ñieàu chænh moment ñieän töø cuûa ñoäng cô M = KMfIö vaø söùc ñieän ñoäng quay cuûa ñoäng cô Eö = KEfn. Thoâng thöôøng, khi thay ñoåi töø thoâng thì ñieän aùp phaàn öùng ñöôïc giöõ nguyeân giaù trò ñònh möùc. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän nhoû vaø ñoâi khi caû caùc maùy ñieän coâng suaát trung bình, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc bieán trôû ñaët trong maïch kích töø ñeå thay ñoåi töø thoâng do toån hao coâng suaát nhoû. Ñoái vôùi caùc maùy ñieän coâng suaát lôùn thì duøng caùc boä bieán ñoåi ñaëc bieät nhö: maùy phaùt, khueách ñaïi maùy ñieän, khueách ñaïi töø, boä bieán ñoåi van… Thöïc chaát cuûa phöông phaùp naøy laø giaûm töø thoâng. Neáu taêng töø thoâng thì doøng ñieän kích töø IKT seõ taêng daàn ñeán khi hö cuoän daây kích töø. Do ñoù, ñeå ñieàu chænh toác ñoä chæ coù theå giaûm doøng kích töø töùc laø giaûm nhoû töø thoâng so vôùi ñònh möùc. Ta thaáy luùc naøy toác ñoä taêng leân khi töø thoâng giaûm: n = U/KEF. Maët khaùc ta coù: Moment ngaén maïch Mn = KMfIn neân khi f giaûm seõ laøm cho Mn giaûm theo. Ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô: Khi f giaûm thì ñoä cöùng b cuõng giaûm, ñaëc tính cô seõ doác hôn. Neân ta coù hoï ñöôøng ñaëc tính cô khi thay ñoåi töø thoâng nhö sau: F1 F2 Fñm 0 MC M2 M1 Mn Hình I. 3 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi töø thoâng. ncb n1 n2 n M fñm > f1 > f2 ncb < n1 < n2 Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng coù theå ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä voâ caáp vaø cho ra nhöõng toác ñoä lôùn hôn toác ñoä cô baûn. Theo lyù thuyeát thì töø thoâng coù theå giaûm gaàn baèng 0, nghóa laø toác ñoä taêng ñeán voâ cuøng. Nhöng treân thöïc teá ñoäng cô chæ laøm vieäc vôùi toác ñoä lôùn nhaát: nmax = 3ncb töùc phaïm vi ñieàu chænh: D = nmax/ncb = 3/1. Bôûi vì öùng vôùi moãi ñoäng cô ta coù moät toác ñoä lôùn nhaát cho pheùp. Khi ñieàu chænh toác ñoä tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän cô khí, ñieàu kieän coå goùp ñoäng cô khoâng theå ñoåi chieàu doøng ñieän vaø chòu ñöôïc hoà quang ñieän. Do ñoù, ñoäng cô khoâng ñöôïc laøm vieäc quaù toác ñoä cho pheùp. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng coù theå ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp vaø cho nhöõng toác ñoä lôùn hôn ncb. Phöông phaùp naøy ñöôïc duøng ñeå ñieàu chænh toác ñoä cho caùc maùy maøi vaïn naêng hoaëc laø maùy baøo giöôøng. Do quaù trình ñieàu chænh toác ñoä ñöôïc thöïc hieän treân maïch kích töø neân toån thaát naêng löôïng ít, mang tính kinh teá. Thieát bò ñôn giaûn. IV. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH THAY ÑOÅI ÑIEÄN TRÔÛ PHUÏ TREÂN MAÏCH PHAÀN ÖÙNG: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng coù theå ñöôïc duøng cho taát caû ñoäng cô ñieän moät chieàu. Trong phöông phaùp naøy ñieän trôû phuï ñöôïc maéc noái tieáp vôùi maïch phaàn öùng cuûa ñoäng cô theo sô ñoà nguyeân lyù nhö sau: · - · - + · + · · · Iö Rf CKÑ RKÑ U E UKT Hình I. 4 Sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. Ta coù phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp: Khi thay ñoåi giaù trò ñieän trôû phuï Rf ta nhaän thaáy toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng: vaø ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô: ; seõ thay ñoåi khi giaù trò Rf thay ñoåi. Khi Rf caøng lôùn, b caøng nhoû nghóa laø ñöôøng ñaëc tính cô caøng doác. ÖÙng vôùi giaù trò Rf = 0 ta coù ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: Ta nhaän thaáy bTN coù giaù trò lôùn nhaát neân ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân coù ñoä cöùng lôùn hôn taát caû caùc ñöôøng ñaëc tính cô coù ñoùng ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. Vaäy khi thay ñoåi giaù trò Rf ta ñöôïc hoï ñaëc tính cô nhö sau: TN Rf1 Rf2 Rf3 0 MC n3 n2 n1 ncb n0 n M, I 0 < Rf1 < Rf2 < Rf3 ncb > n1 > n2 > n3 Hình I. 5 Hoï ñaëc tính cô khi thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. Nguyeân lyù ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng ñöôïc giaûi thích nhö sau: Giaû söû ñoäng cô ñang laøm vieäc xaùc laäp vôùi toác ñoä n1 ta ñoùng theâm Rf vaøo maïch phaàn öùng. Khi ñoù doøng ñieän phaàn öùng Iö ñoät ngoät giaûm xuoáng, coøn toác ñoä ñoäng cô do quaùn tính neân chöa kòp bieán ñoåi. Doøng Iö giaûm laøm cho moment ñoäng cô giaûm theo vaø toác ñoä giaûm xuoáng, sau ñoù laøm vieäc xaùc laäp taïi toác ñoä n2 vôùi n2 > n1. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä naøy chæ coù theå ñieàu chænh toác ñoä n < ncb. Treân thöïc teá khoâng theå duøng bieán trôû ñeå ñieàu chænh neân phöông phaùp naøy seõ cho nhöõng toác ñoä nhaûy caáp töùc ñoä baèng phaúng g xa 1 töùc n1 caùch xa n2, n2 caùch xa n3… Khi giaù trò nmin caøng tieán gaàn ñeán 0 thì phaïm vi ñieàu chænh: D = ncb/nmin » ¥. Trong thöïc teá, Rf caøng lôùn thì toån thaát naêng löôïng phuï taêng. Khi ñoäng cô laøm vieäc ôû toác ñoä n = ncb/2 thì toån thaát naøy chieám töø 40% ñeán 50%. Cho neân, ñeå ñaûm baûo tính kinh teá cho heä thoáng ta chæ ñieàu chænh sao cho phaïm vi ñieàu chænh: D = ( 2 ® 3 )/1. Khi giaù trò Rf caøng lôùn thì toác ñoä ñoäng cô caøng giaûm. Ñoàng thôøi doøng ñieän ngaén maïch In vaø moment ngaén maïch Mn cuõng giaûm. Do ñoù, phöông phaùp naøy ñöôïc duøng ñeå haïn cheá doøng ñieän vaø ñieàu chænh toác ñoä döôùi toác ñoä cô baûn. Vaø tuyeät ñoái khoâng ñöôïc duøng cho caùc ñoäng cô cuûa maùy caét kim loaïi. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng chæ cho nhöõng toác ñoä nhaûy caáp vaø nhoû hôn ncb. Öu ñieåm: Thieát bò thay ñoåi raát ñôn giaûn, thöôøng duøng cho caùc ñoäng cô cho caàn truïc, thang maùy, maùy naâng, maùy xuùc, maùy caùn theùp. Nhöôïc ñieåm: Toác ñoä ñieàu chænh caøng thaáp khi giaù trò ñieän trôû phuï ñoùng vaøo caøng lôùn, ñaëc tính cô caøng meàm, ñoä cöùng giaûm laøm cho söï oån ñònh toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi caøng keùm. Toån hao phuï khi ñieàu chænh raát lôùn, toác ñoä caøng thaáp thì toån hao phuï caøng taêng. V. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG CAÙCH REÕ MAÏCH PHAÀN ÖÙNG: Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp khi ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch reõ maïch phaàn öùng coù sô ñoà nguyeân lyù nhö sau: Iö IS In Rn RS · · · · · · - + · CKÑ RKÑ E U Hình I. 6 Sô ñoà nguyeân lyù phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch reõ maïch phaàn öùng. Moät heä thoáng khi ñieàu chænh caàn toác ñoä nhoû hôn ncb vaø ñieàu chænh nhaûy caáp. Heä thoáng coù ñoä cöùng töông ñoái lôùn vaø thieát bò vaän haønh ñôn giaûn thì ngöôøi ta duøng phöông phaùp reõ maïch phaàn öùng hay coøn goïi laø phaân maïch. Theo phöông phaùp reõ maïch phaàn öùng thì phaàn öùng ñoäng cô noái song song vôùi ñieän trôû vaø noái noái tieáp vôùi moät ñieän trôû khaùc. Phöông phaùp naøy gioáng vôùi phöông phaùp thay ñoåi ñieän trôû treân maïch phaàn öùng nhöng ñieän aùp phaàn öùng laïi khoâng thay ñoåi. Do ñoù, phöông phaùp naøy ñoøi hoûi phaûi: - Ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô khoâng thay ñoåi. - Vì doøng kích töø khoâng thay ñoåi neân khi ñieàu chænh toác ñoä, töø thoâng khoâng ñoåi laøm cho moment phuï taûi cho pheùp ñöôïc giöõ khoâng ñoåi vaø baèng trò soá ñònh möùc. Ta coù phöông trình ñaëc tính cô: Töø phöông trình treân, ta nhaän thaáy toác ñoä ñoäng cô nÑ < ncb. Maët khaùc ta coù: Ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô reõ maïch phaàn öùng bPM nhoû hôn ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô töï nhieân bTN nhöng laïi lôùn hôn ñoä cöùng cuûa ñaëc tính cô coù ñieän trôû phuï bRf vôùi ñieän trôû phuï chính laø Rn. Ñeå ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô trong tröôøng hôïp naøy ta tieán haønh nhö sau: Giöõ nguyeân Rn, thay ñoåi giaù trò RS: - Khi RS = 0: Ñaây laø traïng thaùi haõm ñoäng naêng vôùi toác ñoä haõm ñoäng naêng nHÑN = 0. Ta coù hoï ñaëc tính cô nhö sau sau: TN n n0 n3 n2 n1 I IA MC RS = 0 RS = ¥ RS2 RS1 · RS1 < RS2 n1 < n2 Hình I. 7 Hoï ñaëc tính cô khi Rn = const, RS thay ñoåi. Nhö vaäy, khi giöõ nguyeân Rn, thay ñoåi giaù trò RS thì vuøng ñieàu chænh toác ñoä bò haïn cheá vaø modun ñoä lôùn ñaëc tính cô taêng daàn khi toác ñoä giaûm. Giöõ nguyeân RS, thay ñoåi giaù trò Rn: - Khi Rn = 0: RS khoâng aûnh höôûng ñeán ñöôøng ñaëc tính cô. Luùc naøy ta xem RS nhö laø taûi noái song song vôùi ñoäng cô. Ta coù ñöôïc ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân. - Khi Rn = ¥: Ñoäng cô ñieän bò hôû maïch neân khoâng coù ñieän aùp rôi treân phaàn öùng ñoäng cô. Ñaây laø traïng thaùi haõm ñoäng naêng vôùi RHÑN = RS. Ta coù : IB = Uñm/RS. Ta coù hoï ñaëc tính cô nhö sau: Hình I.8 Hoï ñaëc tính cô khi RS = const, Rn thay ñoåi. n1 n2 ncb I TN ( RN = 0 ) MC Rn = 0 IB n Rn1 Rn2 n0 0 < Rn1 < Rn2 < Rn = ¥ n2 < n1 < ncb Vaäy, khi giöõ nguyeân RS vaø thay ñoåi Rn thì phaïm vi ñieàu chænh khoâng bò haïn cheá nhö tröôøng hôïp treân. Nhöng khi toác ñoä giaûm xuoáng thì ñoä cöùng ñöôøng ñaëc tính cô laïi bò giaûm xuoáng. Ngoaøi ra coøn coù phöông phaùp thay ñoåi ñoàng thôøi giaù trò cuûa RS vaø Rn: Phöông phaùp naøy thöôøng ñöôïc söû duïng trong thöïc teá. So vôùi phöông phaùp ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng ta nhaän thaáy: Khi toác ñoä vaø moment ñoäng cô nhö nhau nghóa laø khi coâng suaát cô nhö nhau doøng ñieän nhaän töø löôùi trong sô ñoà reõ maïch phaàn öùng luoân luoân lôùn hôn trong sô ñoà ñieàu chænh baèng ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng moät löôïng baèng doøng ñieän chaïy qua RS. Phöông phaùp naøy chæ duøng cho caàn truïc, caàu truïc, thang maùy, maùy caùn theùp. Ñoàng thôøi tuyeät ñoái khoâng duøng cho maùy caét kim loaïi. Nhaän xeùt: Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch reõ maïch phaàn öùng thì ñieàu chænh toác ñoä nhaûy caáp vaø cho nhöõng toác ñoä nhoû hôn ncb. Öu ñieåm: - Vôùi cuøng moät toác ñoä yeâu caàu thì ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô phaân maïch coù ñoä cöùng lôùn hôn ñaëc tính cô duøng ñieän trôû phuï treân maïch phaàn öùng. - Thieát bò vaän haønh ñôn giaûn. Nhöôïc ñieåm: - Phöông phaùp naøy duøng tieáp ñieåm ñeå ñoùng caét ñieän trôû neân ñoä tinh chænh khoâng cao, ñieàu chænh toác ñoä coù caáp, phaïm vi ñieàu chænh: D = ( 2 ® 3 )/1. - Do toån thaát coâng suaát trong sô ñoà naøy khaù lôùn neân phaïm vi öùng duïng bò haïn cheá. Phöông phaùp naøy chæ aùp duïng cho ñoäng cô coù coâng suaát nhoû, thôøi gian laøm vieäc ngaén vôùi toác ñoä thaáp. VI. ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ BAÈNG HEÄ THOÁNG MAÙY PHAÙT - ÑOÄNG CÔ ( F - Ñ ): VI. 1 Sô ñoà nguyeân lyù: Vôùi nhöõng heä thoáng ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp, phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä töông ñoái roäng. Caàn nhöõng toác ñoä lôùn hôn hay nhoû hôn so vôùi toác ñoä cô baûn vaø caàn ñieàu chænh lieân tuïc nhö truyeàn ñoäng chính cuûa moät soá maùy baøo giöôøng coù naêng suaát thaáp, truyeàn ñoäng quay truïc caùn theùp coù coâng suaát trung bình vaø nhoû, truyeàn ñoäng ñuùc oáng trong phöông phaùp ñuùc lieân tuïc… thì ngöôøi ta duøng heä thoáng F - Ñ coù sô ñoà nguyeân lyù nhö sau: - + CD1 Iö PñmC IKF RKF CKF · · · · · · · · · · · 2 IKÑ RKÑ CKÑ 1 CD2 UK RKK CKK Pñ~ Pcô2 Pcô1 UÑ ÑSC n U1; f1 K F CCSX Ñ Hình I. 9 Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng maùy phaùt – ñoäng cô. Trong ñoù: - ÑSC: Ñoäng cô sô caáp, cung caáp ñoäng löïc cho toaøn heä thoáng. Nhaän coâng suaát ñieän xoay chieàu, bieán ñoåi ñieän naêng thaønh cô naêng keùo maùy phaùt F vaø maùy phaùt kích thích K. ÑSC coù theå laø ñoäng cô noå, ñoäng cô ñieän tuøy thuoäc vaøo chæ tieâu kyõ thuaät cuûa heä thoáng. - F: Maùy phaùt moät chieàu kích thích ñoäc laäp, cung caáp tröïc tieáp nguoàn moät chieàu cho phaàn öùng ñoäng cô. - Ñ: Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp keùo cô caáu saûn xuaát ( CCSX ), laø ñoái töôïng caàn ñieàu chænh toác ñoä trong phaïm vi töông ñoái nhoû. - K: Maùy phaùt kích thích, thöïc chaát laø maùy phaùt ñieän moät chieàu ñaëc bieät coù töø dö lôùn neân coù khaû naêng töï kích. Phaùt ra ñieän moät chieàu UK cung caáp cho maïch kích thích maùy phaùt CKF vaø kích thích cuûa ñoäng cô CKÑ. VI. 2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Ñeå khôûi ñoäng heä thoáng F - Ñ ta tieán haønh caùc böôùc nhö sau: - Môû taát caû caùc caàu dao CD1, CD2. - Ñieàu chænh bieán trôû ôû maïch kích thích cuûa ñoäng cô RKÑ ôû trò soá cöïc tieåu sao cho FÑmax vaø ñieàu chænh bieán trôû ôû maïch kích thích cuûa maùy phaùt RKF ôû trò soá cöïc ñaïi sao cho FFmin. - Ñoùng caàu dao CD1 ( luùc naøy CD2 vaãn hôû ) khôûi ñoäng ñoäng cô ÑSC. Ñoäng cô ÑSC seõ quay vaø ñôïi cho toác ñoä oån ñònh. ÑSC quay laøm cho maùy phaùt F vaø maùy phaùt kích thích K quay. - Ñoùng caàu dao CD2 ñeå choïn chieàu quay cho ñoäng cô laø thuaän hay ngöôïc. Luùc naøy coù FF nhöng raát beù seõ laøm cho EF beù neân UÑ = EF – IöRöF beù. Ñoäng cô seõ khôûi ñoäng vaø quay vôùi toác ñoä thaáp. - Ñeå taêng daàn ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô, ta ñieàu chænh bieán trôû RKF giaûm daàn veà trò soá cöïc tieåu ( taêng doøng kích töø cuûa maùy phaùt ), do ñoù, doøng Iö taêng daàn, ñoäng cô taêng toác ñoä cho ñeán khi ñaït ñeán ncb. Quaù trình khôûi ñoäng ñeán ñaây laø chaám döùt. - Ñeå ngöøng truyeàn ñoäng ta ñieàu chænh RKF taêng daàn ñeå giaûm doøng kích thích cuûa maùy phaùt laøm cho ñieän aùp phaùt ra cuûa maùy phaùt UF giaûm. Do ñoù, toác ñoä cuûa ñoäng cô giaûm xuoáng vaø ngöøng haún vaøo luùc UF = 0. Sau ñoù môû caàu dao CD2 döøng ñoäng cô ÑSC. Muoán thay ñoåi chieàu quay cuûa ñoäng cô ta gaït caàu dao CD2 sang vò trí 2. Vôùi heä thoáng F - Ñ ta coù theå ñieàu chænh toác ñoä theo hai höôùng nhö sau: Ñeå cho nÑ < ncb: Ñieàu chænh bieán trôû RKF cuûa maùy phaùt ñaït giaù trò cöïc ñaïi ñeå giaûm doøng kích töø cuûa maùy phaùt laøm cho UF giaûm, toác ñoä ñoäng cô giaûm xuoáng ñaït nÑ < ncb. Goïi DUÑ: Phaïm vi ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng ñoäng cô. Ta coù: DUÑ = ncb/nmin = 10/1. Ñeå cho nÑ > ncb : Ta giöõ UF ôû trò soá ñònh möùc vaø ñieàu chænh bieán trôû RKÑ ñaït giaù trò cöïc ñaïi ñeå giaûm töø thoâng kích thích cuûa ñoäng cô. Luùc naøy toác ñoä cuûa ñoäng cô taêng leân ñaït nÑ > ncb. Goïi DFÑ: Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng cuûa ñoäng cô. Ta coù: DFÑ = nmax/ncb = 3/1. Keát hôïp hai phöông phaùp ñieàu chænh laø giaûm ñieän aùp ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô UÑ vaø giaûm töø thoâng FÑ ta ñöôïc phaïm vi ñieàu chænh chung: D = DUÑDFÑ = nmax/nmin = 30/1. VI. 3 Thaønh laäp phöông trình ñaëc tính cô cuûa heä thoáng F - Ñ: Phöông trình ñaëc tính cô toång quaùt: Phöông trình caân baèng söùc ñieän ñoäng cuûa maùy phaùt: UÑ = EF – IöRöF Thay vaøo phöông trình ñaëc tính cô ta ñöôïc: Ñaây laø phöông trình ñaëc tính toác ñoä cuûa heä thoáng. Thay Iö = M / KMFÑ vaøo phöông trình ñaëc tính toác ñoä ta ñöôïc phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô trong heä thoáng F - Ñ nhö sau: Töø phöông trình ñaëc tính cô cuûa heä thoáng ta nhaän thaáy: ÖÙng vôùi moãi höôùng ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô khaùc nhau ( lôùn hay nhoû hôn so vôùi toác ñoä cô baûn ) ta seõ coù nhöõng hoï ñaëc tính ñieàu chænh khaùc nhau nhö ñaõ trình baøy ôû treân. n’3 n’2 n’1 RKF ­ RKÑ ­ ncb n2 n1 UÑ ¯ FÑ ¯ F3 F2 F1 U1 U2 Uñm, Fñm n M 0 MC Hình I. 10 Hoï ñaëc tính cô ñieàu chænh trong heä thoáng F - Ñ. VI. 4 Ñaùnh giaù heä thoáng F - Ñ: VI. 4. a Öu ñieåm: - Heä thoáng naøy coù theå ñieàu chænh toác ñoä voâ caáp, phaïm vi ñieàu chænh roäng: D = ( 10 ® 30 )/1 bôûi vì quaù trình ñieàu chænh ñöôïc thöïc hieän baèng maïch kích thích cuûa maùy phaùt vaø ñoäng cô. Coù theå duøng phöông phaùp bieán trôû. - Heä thoáng coù söï chuyeån ñoåi traïng thaùi laøm vieäc raát linh hoaït, khaû naêng quaù taûi lôùn neân thöôøng ñöôïc söû duïng ôû caùc maùy khai thaùc trong coâng nghieäp nhoû. VI. 4. b Nhöôïc ñieåm: - Duøng 4 maùy ñeå quay neân khi laøm vieäc seõ gaây tieáng oàn lôùn, chieám nhieàu dieän tích ñeå ñaët maùy. Ñoàng thôøi toång coâng suaát ñaët vaøo heä thoáng F - Ñ quaù lôùn: Gaáp 3 laàn so vôùi yeâu caàu neân voán ñaàu tö lôùn. - Hieäu suaát hoaït ñoäng cuûa heä thoáng töông ñoái thaáp: h = Pcô2/Pñ~ < 0,75 - Ñaëc tính cô doác neân khi coù dao ñoäng ôû phuï taûi thì theå hieän roõ hôn nöõa. - Ngoaøi ra, do caùc maùy phaùt moät chieàu coù töø dö, ñaëc tính töø hoùa coù treå neân khoù ñieàu chænh saâu toác ñoä. VI. 4. c Nhaän xeùt: Vôùi heä thoáng F - Ñ voøng hôû nhö treân, ta khoâng theå thöïc hieän vieäc oån ñònh toác ñoä ñoäng cô laø nhieäm vuï caàn thieát ñoái vôùi caùc heä thoáng truyeàn ñoäng nhaèm naâng cao chaát löôïng saûn phaåm ñöôïc gia coâng treân maùy, naâng cao chaát löôïng kyõ thuaät cuûa moät qui trình coâng ngheä maø maùy saûn xuaát tham gia hoaëc naâng cao naêng suaát cuûa maùy. Ñeå thöïc hieän nhieäm vuï ñoù, ta thöôøng duøng caùc heä thoáng F-Ñ coù khueách ñaïi maùy ñieän duøng phaûn hoài voøng kín. Trong caùc heä thoáng naøy, caùc boä khueách ñaïi maùy ñieän seõ sö ûduïng caùc lieân heä phaûn hoài, nghóa laø ñöa moät tín hieäu ñaàu ra cuûa heä thoáng quay trôû laïi ñaàu vaøo cuûa noù. Tín hieäu ñaàu ra coù theå laø ñieän aùp, doøng ñieän trong maïch chính hoaëc toác ñoä quay cuûa ñoäng cô. Tín hieäu ñaàu vaøo laø söùc töø ñoäng cuûa khueách ñaïi maùy ñieän. Caùc khueách ñaïi maùy ñieän thöôøng duøng hieän nay laø maùy kích töø nhieàu cuoän daây ñieàu chænh ñöôïc, khueách ñaïi maùy ñieän töï kích vaø khueách ñaïi maùy ñieän töø tröôøng giao truïc. VII. HEÄ THOÁNG KHUEÁCH ÑAÏI MAÙY ÑIEÄN – ÑOÄNG CÔ: VII. 1 Khueách ñaïi maùy ñieän ( KÑMÑ ): KÑMÑ laø maùy phaùt moät chieàu ñaëc bieät. Coù 2 loaïi KÑMÑ: - KÑMÑ töï kích. - KÑMÑ töø tröôøng giao truïc. VII. 1. a Khueách ñaïi maùy ñieän töï kích: Laø loaïi maùy phaùt ñieän moät chieàu ñaëc bieät. Maïch töø ñöôïc laøm baèng theùp kyõ thuaät caùn nguoäi neân coù töø trôû nhoû vaø ñaëc tính töø treã heïp. Heä thoáng kích töø coù töø 3 ñeán 4 cuoän daây: - Moät cuoän laøm kích töø ñoäc laäp ( kích töø chính ) ñaët ñieän aùp moät chieàu vaøo vaø duøng ñeå ñieàu khieån söùc ñieän ñoäng phaùt ra cuûa phaàn öùng maùy ñieän. - Moät cuoän laøm nhieäm vuï töï kích, laáy ñieän aùp phaùt ra hai ñaàu phaàn öùng hoaëc doøng ñieän treân maïch phaàn öùng quay trôû laïi töï kích. - Caùc cuoän coøn laïi duøng ñeå thöïc hieän caùc phaûn hoài trong heä thoáng. Sô ñoà nguyeân lyù KÑMÑ töï kích: * KÑMÑ töï kích theo ñieän aùp ( töï kích song song ): Ung R1 CK1 CK3 CK4 CK2 F1 F2 R2 UKÑMÑ · · · · · · · · + · - · KÑM ÑTK Hình I. 11 Sô ñoà nguyeân lyù KÑMÑ töï kích song song. Phöông trình ñaëc tính cô cuûa phöông phaùp naøy : Vôùi : Vôùi phöông phaùp naøy, ta coù theå ñieàu chænh ñöôïc toác ñoä nhoû hôn toác ñoä cô baûn, toån thaát naêng löôïng thaáp vaø ñieàu chænh toác ñoä nhaûy caáp. * KÑMÑ töï kích theo doøng ñieän ( töï kích noái tieáp ): IKÑMÑ R2 F2 CK2 CK3 CK4 F1 UKÑMÑ Ung R1 CK1 - · + · · · · · · · · KÑM ÑTK Hình I. 12 Sô ñoà nguyeân lyù KÑMÑ töï kích noái tieáp. Nhôø cuoän töï kích maø ñieän aùp phaùt ra cuûa KÑMÑ ñöôïc naâng cao so vôùi maùy phaùt thoâng thöôøng. Döïa vaøo ñaëc tính volt-ampe cuûa KÑMÑ ta thaáy: UñmKÑMÑ = Uñm1 + Uñm2 CK2 CK1 IK Iñm1 Uñm1 Uñm2 UñmKÑMÑ UKÑMÑ Hình I. 13 Ñaëc tính volt-ampe cuûa heä thoáng KÑMÑ. Khi coù theâm CK2 thì U taêng leân moät löôïng Uñm2. Heä soá coâng suaát: KP = Pfö/PKT = UKÑMÑIKÑMÑ/UKIK = haøng traêm/1. VII.1.b Khueách ñaïi maùy ñieän töø tröôøng giao truïc: Laø maùy phaùt moät chieàu ñaëc bieät: - Maïch töø laøm baèng theùp kyõ thuaät ñieän caùn nguoäi, cöïc töø daïng aån. - Phaàn kích coù töø 3 ñeán 4 cuoän daây: . Moät cuoän laøm kích thích chính ( kích töø ñoäc laäp ) taïo ra töø tröôøng chính. . Moät cuoän laøm nhieäm vuï buø. . Caùc cuoän coøn laïi duøng ñeå thöïc hieän phaûn hoài trong truyeàn ñoäng. Treân coå goùp ñaët hai caëp choåi than coù truïc vuoâng goùc nhau. Trong ñoù, moät caëp ñöôïc noái taét vôùi nhau coøn moät caëp ñeå laáy ñieän aùp ra. MFI ; KPI MFII ; KPII UKÑMÑ F2 F1 R1 CK1 I1 I2 · · - · + · E1 E2 Ung Hình I. 14 Sô ñoà töông ñöông KÑMÑ töø tröôøng giao truïc. Ñöùng veà maët khueách ñaïi ta coù theå xem KÑMÑ töø tröôøng giao truïc töông ñöông vôùi hai maùy phaùt ñieän laøm vieäc keá tieáp nhau vaø coù sô ñoà nguyeân lyù nhö treân. Heä soá khueách ñaïi: KP = KPIKPII = UKÑMÑI2/UKIK. Ñaây laø loaïi maùy ñieän coù heä soá khueách ñaïi cao nhaát, KP coù giaù trò haøng ngaøn laàn. VII. 2 Khueách ñaïi maùy ñieän töï kích – ñoäng cô duøng phaûn hoài aâm toác ñoä: VII. 2. a Sô ñoà nguyeân lyù: U1~, f1 · · · R3 ÑSC Ung UÑ CK3 CK2 R2 F2 F3 F1 + · - · · · - + · · · KÑM ÑTK CKÑ RKÑ Ñ CCSX FT n R1 CK1 Hình I. 15 Sô ñoà nguyeân lyù khueách ñaïi maùy ñieän töï kích – ñoäng cô duøng phaûn hoài aâm toác ñoä. Trong ñoù: - Pñm cuûa ñoäng cô £ 5KW. - CK1: Cuoän kích thích chuû ñaïo ( kích töø ñoäc laäp ), sinh ra söùc töø ñoäng F1. - CK2: Cuoän töï kích thích, sinh ra söùc töø ñoäng F2 cuøng chieàu vôùi F1. - R2: Ñieàu chænh heä soá töï kích. Giaù trò R2 caøng nhoû thì heä soá töø kích caøng lôùn vaø ngöôïc laïi. - CK3: Cuoän phaûn hoài aâm toác ñoä ( tín hieäu ñöa veà ñeå khöû F1 ), sinh ra söùc töø ñoäng F3 ngöôïc chieàu F1. VII. 2. b Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Ta coù: F3 = I3WCK3 EFT: Söùc ñieän ñoäng cuûa maùy phaùt ño toác ñoä FT. Laø maùy phaùt moät chieàu ñaëc bieät ñöôïc cheá taïo vôùi maïch töø baûo hoøa raát saâu ñeå töø thoâng naøy phaùt ra hoaøn toaøn baèng haèng soá neân söùc ñieän ñoäng phaùt ra cuûa maùy phaùt tyû leä baäc nhaát vôùi toác ñoä. Do ñoù, khi ñoïc söùc ñieän ñoäng ngöôøi ta bieát ñöôïc toác ñoä theo moái quan heä: EFT = KEfFTnFT = KEfFTn. Vì maïch töø baõo hoøa saâu neân fFT xem nhö laø haèng soá neân EFT tyû leä thuaän vôùi nFT. Töø caùc bieåu thöùc treân, ta nhaän thaáy khi R3 = const thì: F3 ~ I3 ~ EFT ~ n. Vì vaäy F3 ~ n. Söùc töø ñoäng cuûa KÑMÑ: FT = F1 + F2 + F3. Heä thoáng naøy coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä theo hai höôùng: * Ñeå cho n > ncb: Ta giaûm töø thoâng baèng caùch taêng giaù trò RKÑ. * Ñeå cho n < ncb: Ta giaûm ñieän aùp ñaët leân phaàn öùng cuûa ñoäng cô UÑ thoâng qua ñieàu chænh giaûm giaù trò R1. Ngoaøi ra, khi ñieàu chænh R2 ñeå thay ñoåi heä soá töï kích nghóa laø thay ñoåi ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô. Thöïc chaát quaù trình naøy laø naâng cao ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô ñeå ñaït ñöôïc toác ñoä cao nhaát khi ñoäng cô ñöôïc môû roäng leân. Ñoàng thôøi nhôø phaûn hoài aâm toác ñoä maø ñoäng cô coù khaû naêng laøm vieäc vôùi toác ñoä thaáp hôn ncb/10, nghóa laø coù theå môû roäng theâm toác ñoä thaáp vaø cao neân ta ñöôïc phaïm vi ñieàu chænh lôùn: D = ( 40 ® haøng traêm )/1. Heä thoáng naøy coù khaû naêng oån ñònh toác ñoä khi phuï taûi thay ñoåi nhôø khaâu phaûn hoài aâm toác ñoä: Khi ñoäng cô ñang laøm vieäc vôùi phuï taûi Mc vaø toác ñoä ñaït yeâu caàu nyc. Vì lyù do naøo ñoù, moment phuï taûi ñaët leân truïc ñoäng cô thay ñoåi, khaùc nyc thì nhôø quaù trình phaûn hoài aâm toác ñoä heä thoáng seõ töï ñoäng oån ñònh toác ñoä ñaït nyc. Quaù trình töï ñoäng naøy ñöôïc giaûi thích nhö sau: Giaû söû khi Mc taêng seõ laøm cho nÑ giaûm < nyc. Maø khi n giaûm ® EFT giaûm ® I3 giaûm ® F3 giaûm ® FT = F1 + F2 + F3 taêng ® EKÑMÑ taêng ® UÑ taêng ® n taêng ñaït ñeán nyc. Vaø khi Mc giaûm thì quaù trình seõ töï ñoäng xaûy ra theo chieàu ngöôïc laïi ñeå toác ñoä ñoäng cô ñaït nyc. TN M n MC MC1 n0 nyc n1 Hình I. 16 Ñaëc tính cô cuûa heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän töï kích – ñoäng cô duøng phaûn hoài aâm toác ñoä. VII. 2. c Nhaän xeùt: * Öu ñieåm: Duøng sai soá toác ñoä quay trôû laïi ñieàu khieån heä thoáng ñeå töï ñoäng oån ñònh toác ñoä ( khaâu phaûn hoài tröïc tieáp ). Vieäc tính toaùn khaâu phaûn hoài aâm toác ñoä tieán haønh raát ñôn giaûn, tieän lôïi. * Nhöôïc ñieåm: Duøng maùy phaùt toác ñoä neân giaù thaønh cuûa heä thoáng cao. VII. 3 Heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän töø tröôøng giao truïc – ñoäng cô duøng phaûn hoài döông doøng ñieän vaø phaûn hoài aâm ñieän aùp: VII. 3. a Sô ñoà nguyeân lyù: U1~, f1 · · · · · · · · - + · + · - · ÑSC R1 CK1 CK3 CK2 Ung UfhI UfhU Iö R3 R4 UÑ R2 F2 F3 CKÑ RKÑ CCSX Ñ KÑMÑTTGT F1 n Hình I. 17 Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän töø tröôøng giao truïc – ñoäng cô duøng phaûn hoài döông doøng ñieän vaø phaûn hoài aâm ñieän aùp. Trong ñoù: - CK1: Cuoän kích thích chuû ñaïo, sinh ra söùc töø ñoäng F1. - CK2: Cuoän phaûn hoài döông doøng ñieän, sinh ra söùc töø ñoäng F2 cuøng chieàu vôùi F1. - CK3: Cuoän phaûn hoài aâm ñieän aùp, sinh ra söùc töø ñoäng F3 ngöôïc chieàu vôùi F1. VII. 3. b Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Ta coù: . F2 = I2WCK2 Vôùi: Neáu cho R2 = const thì ta ñöôïc: F2 ~ I2 ~ UfhI ~ Iö Þ F2 ~ Iö. . F3 = I3WCK3 Vôùi: Khi giöõ cho R3 = const thì ta ñöôïc: F3 ~ I3 ~ UfhU ~ UÑ Þ F3 ~ UÑ. Töông töï nhö heä thoáng KÑMÑ töï kích – ñoäng cô duøng phaûn hoài aâm toác ñoä, heä thoáng naøy cuõng coù khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä theo hai höôùng lôùn hay nhoû hôn so vôùi ncb. Heä thoáng naøy coù khaû naêng môû roäng phaïm vi ñieàu chænh, töï ñoäng oån ñònh toác ñoä nhôø phaûn hoài döông doøng ñieän vaø phaûn hoài aâm toác ñoä. Giaû söû: Khi heä thoáng laøm vieäc vôùi phuï taûi Mc vaø toác ñoä ñaït nyc. Khi Mc taêng ® n giaûm nhoû so vôùi nyc, luùc ñoù heä thoáng seõ: Mc taêng ® M taêng ( moment ñoäng cô taêng ñeå caân baèng vôùi phuï taûi ) ® Iö taêng ® F2 taêng. Khi Iö taêng ® DUKÑMÑ = IöRöKÑKÑ taêng ® UÑ = EKÑMÑ – DUKÑMÑ giaûm ® FT = F1 + F2 + F3 taêng ® EKÑMÑ taêng ® UÑ taêng ® n seõ taêng ñaït nyc. Khi Mc giaûm thì quaù trình xaûy ra theo chieàu ngöôïc laïi. VII. 3. c Nhaän xeùt: * Öu ñieåm: Söû duïng thieát bò ñôn giaûn (chæ duøng caùc ñieän trôû R2, R3, R4) neân giaù thaønh thaáp. * Nhöôïc ñieåm: Vieäc tính toaùn thieát keá phoái hôïp giöõa hai khaâu phaûn hoài naøy ñeå oån ñònh toác ñoä laø khaù phöùc taïp (khaâu phaûn hoài giaùn tieáp). VII. 4 Nhaän xeùt heä thoáng khueách ñaïi maùy ñieän – ñoäng cô: VII. 4. a Öu ñieåm: Ngoaøi nhöõng öu ñieåm cuûa caùc heä thoáng F - Ñ voøng hôû nhö: - Phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä roäng vôùi ñoä chính xaùc vaø tin caäy cao. - Khôûi ñoäng maùy eâm. - Coù khaû naêng haõm taùi sinh, traû naêng löôïng laïi cho löôùi ñieän. - Toån hao naêng löôïng khi ñieàu chænh toác ñoä vaø môû maùy thaáp. Caùc heä thoáng KÑMÑ – ñoäng cô voøng kín coøn coù nhöõng öu ñieåm: - Coù khaû naêng töï ñoäng oån ñònh toác ñoä ñoäng cô khi phuï taûi thay ñoåi. - Coù khaû naêng taêng tính oån ñònh toác ñoä cuûa heä thoáng nhôø khaâu oån ñònh. - Coù heä soá khueách ñaïi coâng suaát lôùn. VII. 4. b Nhöôïc ñieåm: Heä thoáng KÑMÑ – ñoäng cô coù nhöõng nhöôïc ñieåm töông töï nhö heä thoáng F - Ñ: - Duøng nhieàu maùy ñieän vôùi toång coâng suaát laép ñaët lôùn do ñoù ñoøi hoûi giaù thaønh cao. - Hieäu suaát hoaït ñoäng thaáp. - Dieän tích laép ñaët maùy roäng vaø ñoøi hoûi neàn moùng chaéc chaén neân phí toån vaän haønh lôùn. - Gaây tieáng oàn lôùn. VIII. HEÄ THOÁNG KHUEÁCH ÑAÏI TÖØ - ÑOÄNG CÔ: VIII. 1 Sô ñoà nguyeân lyù: Khueách ñaïi töø ( KÑT ) hay coøn goïi laø boä bieán ñoåi van töø, laø toå hôïp cuûa khaùng baõo hoøa vôùi chænh löu khoâng ñieàu khieån. KÑT ñöôïc duøng ñeå laøm boä ñieàu chænh doøng ñieän vaø ñieän aùp trong caùc heä thoáng ñieàu khieån, ñieàu chænh vaø kieåm tra töï ñoäng. Trong caùc maùy naâng vaän chuyeån, KÑT thöôøng ñöôïc duøng laøm maùy kích thích cho caùc maùy phaùt trong heä thoáng F - Ñ. Ñoái vôùi maùy caét goït kim loaïi, KÑT thöôøng ñöôïc duøng keát hôïp vôùi chænh löu diode baùn daãn ñeå cung caáp cho phaàn öùng ñoäng cô moät chieàu vôùi sô ñoà nguyeân lyù nhö sau: U1~, f1 ( a ) CKÑ RKÑ BA V0 Wlv · + · - Wñk Uñk · · · · · · · · - · · + Ñ U1~, f1 BA · · · · · Wñk V0 Uñk · + · - · - + · · · · · · · · Ñ CKÑ RKÑ Wlv ( b ) Hình I. 18 Sô ñoà nguyeân lyù heä thoáng KÑT – ñoäng cô. a). Tia ba pha. b). Caàu ba pha. Trong caùc sô ñoà naøy, maùy bieán aùp BA coù chöùc naêng bieán ñoåi giaù trò ñieän aùp cho phuø hôïp vôùi yeâu caàu cuûa ñoäng cô. Taïo ra soá pha hoaëc ñieåm trung tính cho phuø hôïp vôùi sô ñoà chænh löu neáu caàn vaø naâng cao heä soá coâng suaát cuûa heä. Caùc van khoâng ñieàu khieån Vo duøng ñeå bieán ñoåi doøng ñieän xoay chieàu thaønh moät chieàu vaø taïo ra thaønh phaàn doøng ñieän töï töø hoùa cho KÑT. Cuoän khaùng baõo hoøa KBH duøng ñeå ñieàu chænh giaù trò söùc ñieän ñoäng cuûa boä bieán ñoåi. VIII. 2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Trong heä thoáng KÑT – ñoäng cô, toác ñoä ñoäng cô ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch thay ñoåi trò soá trung bình cuûa söùc ñieän ñoäng chænh löu baèng caùch bieán ñoåi doøng ñieän ñieàu khieån, töùc laø bieán ñoåi möùc ñoä baõo hoøa cuûa maïch töø. u2 + · - · · · Iñk Uñk Wñk Rt V0 ( a ) B H +BS -BS B0 ( b ) Ñeå ñôn giaûn trong vieäc khaûo saùt nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng naøy, ta taùch ra moät trong ba pha töø caùc sô ñoà treân vaø giaû thuyeát raèng ñaëc tính töø treã cuûa loõi theùp coù daïng lyù töôûng. Hình I. 19 a). Sô ñoà nguyeân lyù moät pha cuûa boä bieán ñoåi. b). Daïng ñaëc tính töø treã lyù töôûng cuûa loõi theùp. Ta coù: u2 = U2msinwt = iRt + XK ( di / dwt ) Trong ñoù: XK coù giaù trò thay ñoåi theo traïng thaùi töø hoùa cuûa loõi theùp. Luùc ñaàu, loõi theùp ñöôïc töø hoùa coá ñònh nhôø cuoän ñieàu khieån Wñk ñeán moät giaù trò B0 naøo ñoù trong phaïm vi ( -BS £ B0 £ +BS ). * ÔÛ baùn kyø döông cuûa nguoàn u2: doøng ñieän thuaän ñi qua V0 töø hoùa loõi cuoän khaùng, laøm cho bieân ñoä töø caûm bieán thieân. Luùc naøy, vì loõi theùp chöa baõo hoøa neân XK raát lôùn, nguoàn chuû yeáu rôi treân cuoän khaùng coøn giaù trò iRt » 0. Ta coù: u2 = U2msinwt = iRt + XK ( di/dwt ) = NlvwS ( dB / dt ) Vôùi ñieàu kieän ban ñaàu: t = 0, B = B0, giaûi phöông trình naøy ta ñöôïc: B = B0 + Bm ( 1 - coswt ) Trong ñoù: - Bieân ñoä töø caûm: Bm = U2m/WNlvS - Nlv: Soá voøng daây cuûa cuoän laøm vieäc. - S : Dieän tích tieát dieän loõi cuûa cuoän khaùng. - w : Taàn soá goác cuûa doøng ñieän. Khi loõi theùp baõo hoøa, ta coù XK = 0. Do ñoù, toaøn boä nguoàn aùp chæ ñaët leân taûi. Khi ñoù: u2 = U2msinwt = iRt = ub Vôùi ub laø ñieän aùp ra cuûa boä bieán, töùc laø ñieän aùp ñaët treân taûi. * ÔÛ baùn kyø aâm cuûa nguoàn u2: V0 ngöng daãn, doøng ñieän töø hoùa khoâng coù neân loõi theùp bò khöû töø bôûi cuoän ñieàu khieån Wñk vaø ñoä töø caûm B seõ giaûm daàn veà giaù trò ban ñaàu B0, ñieän aùp treân taûi ub » u2 = 0. Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Trong ñoù: - p: Soá laàn ñaäp maïch trong boä chænh löu. - a: Goùc baõo hoøa - BS: Töø caûm baõo hoøa. Neáu ta choïn Bm = BS thì a = arccos ( B0/BS ). Luùc naøy giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp chænh löu: UKÑT = Um [ 1 + ( B0/BS )] = f ( B0 ).Vôùi: Um = pU2m/2p Ta nhaän thaáy: Khi thay ñoåi giaù trò B0 töø –BS ñeán +BS ta seõ ñieàu chænh ñöôïc ñieän aùp chænh löu UKÑT töø 0 ñeán giaù trò U2m( p/p ). Vì B0 laø do doøng ñieàu khieån Iñk taïo ra neân thöïc chaát giaù trò UKÑT chính laø haøm cuûa Iñk: UKÑT = f ( Iñk ). VIII. 3 Phöông trình ñaëc tính cô cuûa heä thoáng KÑT – ñoäng cô: Töø coâng thöùc: n = n0 - M/b, ta ñöôïc phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô trong heä thoáng: Ñaây chính laø phöông trình ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô trong heä thoáng KÑT – ñoäng cô vôùi Rb laø ñieän trôû trong cuûa heä thoáng. M n n0 nyc n1 Iñk1 Iñk2 Iñk3 0 MC Neáu xem cuoän khaùng laø phaàn töû tuyeán tính thì ta seõ ñöôïc hoï nhöõng ñöôøng ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô laø nhöõng ñöôøng thaúng song song nhau vaø ñöôïc goïi laø hoï ñaëc tính cô lyù töôûng. Hình I. 20 Hoï ñaëc tính cô lyù töôûng cuûa ñoäng cô trong heä thoáng KÑT – ñoäng cô. VIII. 4 Nhaän xeùt: VIII. 4. a Öu ñieåm: - Deã cheá taïo. - Beàn vaø giaù thaønh haï. - Do KÑT laø boä bieán ñoåi tónh neân khaéc phuïc ñöôïc nhöõng nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng F - Ñ nhö ñaõ trình baøy ôû phaàn treân. VIII. 4. b Nhöôïc ñieåm: - Do ñieän trôû trong cuûa boä bieán ñoåi van töø khaù lôùn neân ñoä cöùng cuûa ñöôøng ñaëc tính cô thaáp, sai soá toác ñoä lôùn vaø daõy ñieàu chænh heïp. - Veà hình thöùc ñieàu khieån, heä thoáng KÑT – ñoäng cô keùm linh hoaït hôn heä F - Ñ. Ñaûo chieàu quay ñoäng cô khoù khaên vaø gaây toån thaát naêng löôïng lôùn. Quaùn tính cuûa heä KÑT - ñoäng cô lôùn do aûnh höôûng cuûa ñieän khaùng KÑT, heä soá coâng suaát thaáp. Chöông II: Sillicon Controlled Rectifier (SCR) vaø Boä Chænh Löu I. Sillicon Controlled Rectifier (SCR): 1. Caáu taïo vaø nguyeân lyù : SCR(silicon controlled rectifier): goïi laø chænh löu coù ñieàu khieån, laø linh kieän quan troïng nhaát cuûa hoï linh kieän baùn daãn coâng suaát lôùn coù nhieàu hôn 3 lôùp P-N goïi laø Thyristor. Coù nhieàu taøi lieäu goïi SCR laø thyristor cuõng vì lyù do ñoù. a. b. c. d. Hình II.1: a,b,c,d Thyristor goàm 3 lôùp PN vaø maéc vaøo maïch ngoaøi goàm 3 coång : ñieän cöïc anode A cathode C vaø coång ñieàu khieån G. Veà maët lí thuyeát toàn taïi caáu truùc PNPN vaø NPNP, trong thöïc teá ngöôøi ta chæ phaùt trieån vaø söû duïng loaïi PNPN. Sô ñoà thay theá thyristor baèng maïch transitor ñöôïc veõ ôû hình 1d. Maïch töông ñöông naøy giaûi thích haàu heát nhöõng tính chaát cuûa SCR. Giaû söû anode cuûa thyristor chòu taùc duïng cuûa ñieän aùp döông so vôùi cathode (uAK>0). Khi ñöa vaøo maïch G,K cuûa cathode (töông ñöông vôùi maïch base - emiter cuûa transitor NPN ) xung doøng IG, transitor seõ ñoùng. Doøng ñieän daãn tieáp tuïc qua maïch emitor – base cuûa transitor PNP vaø ñoùng noù. Caùc transitor tieáp tuïc ñoùng ngay caû khi doøng iG bò ngaét. Doøng qua collector cuûa moät transitor cuõng chính laø doøng ñi qua base cuûa transitor thöù hai vaø ngöôïc laïi. Caùc transitor vì vaäy cuøng nhau duy trì traïng thaùi ñoù SCR trong thöïc teá laøm vieäc hoaøn toaøn gioáng nhö SCR cuûa ngaét ñieän ñieän töû vôùi tín hieäu ñieàu khieån laø doøng IG: - Khi môùi caáp ñieän, IG =0 : SCR khoùa thuaän vaø ngöôïc –ID laø doøng ñieän roø, côõ mA vôùi VAK 0. - Khi SCR phaân cöïc thuaän – VAK >0, vaø coù tín hieäu ñieàu khieån – IG >0, SCR chuyeån sang traïng thaùi daãn ñieän vaø coù khaû naêng töï giöõ traïng thaùi daãn ñieän cho ñeán khi doøng qua noù giaûm veà 0. Döïa vaøo moâ hình hai BJT, ta coù theå kieåm tra SCR baèng VOM ôû cheá ñoä ño ñieän trôû: Caùc ñaàu AK vaø GA coù ñieän trôû voâ cuøng. - GK laø moái noái PN coù ñieän trôû song song (nhoû hôn 100 Ohm). Ñieän trôû naøy laøm taêng khaû naêng chòu aùp vaø choáng kích nhaàm do nhieãu. 2. Caùc tính chaát vaø traïng thaùi cô baûn: Neáu transitor bò ngaét, thì anode coù theå chòu ñöôïc ñieän aùp döông so vôùi cathode –traïng thaùi khoaù; hoaëc ñieän aùp aâm so vôùi cathode - traïng thaùi nghòch. Hieän töôïng ñoùng SCR töùc chuyeån töø traïng thaùi khoaù sang traïng thaùi daãn ñieän coù theå thöïc hieän neáu thoaû maõn hai ñieàu kieän sau: -Thyristor ôû traïng thaùi khoaù. -Phaûi ñöa xung doøng IG>0 ñuû lôùn. Chieàu thuaän nghòch vaø caùc thuaät ngöõ veà doøng, aùp; ñieän aùp thuaän vaø doøng thuaän ñöôïc kyù hieäu vôùi chæ soá T – doøng ñieän khoùa ID, ñieän aùp khoùa UD (xem hình). Hieän töôïng ngaét SCR : quaù trình chuyeån töø traïng thaùi daãn ñieän sang khoâng daãn ñieän (töùc traïng thaùi nghòch hoaëc traïng thaùi khoùa), Quaù trình naøy goàm hai giai ñoaïn: 1/-Giai ñoaïn laøm doøng thuaän bò trieät tieâu : thöïc hieän baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû hoaëc ñieän aùp giöõa anode vaø cathode. 2/-Giai ñoaïn khoâi phuïc khaû naêng khoùa cuûa thyristor. Sau khi doøng thuaän bò trieät tieâu caàn coù moät thôøi gian – thôøi gian ngaét, ñeå chuyeån thyristor vaøo traïng thaùi khoùa. 3. Ñaëc tính tónh (Volt-Ampe) : Moâ taû quan heä IT(VAK) vôùi doøng IG khaùc nhau. Treân hình II.3 vaø II.4 cho ta sô ñoà thí nghieäm vaø ñaëc tuyeán volt – ampe cuûa SCR, trong ñoù IT thay ñoåi ñöôïc vaø doøng IG ñieàu khieån nhôø VR. Ñaëc tính tónh SCR goàm caùc mieàn: VAK< 0: Khoùa ngöôïc : Chaïy qua SCR laø doøng roø ngöôïc , côû mA. Khi VAK < -VRB ta coù hieän töôïng gaõy ngöôïc, doøng taêng raát cao trong khi VAKvaãn giöõ trò soá lôùn SCR bò hoûng. VAK>0 vaø IG =0 : Khoùa thuaän : Ta coù doøng roø thuaän cuõng côõ mA. Khi VAK>VFB ta coù hieän töông gaõy thuaän : SCR chuyeån sang vuøng daãn ñieän. Ta phaûi choïn ñònh möùc aùp cuûa SCR lôùn hôn caùc giaù trò naøy, heä soá an toaøn ñieän aùp thöôøng choïn lôùn hôn hay baèng 2. Khi phaân cöïc thuaän, neáu IG taêng leân töø giaù trò 0, VFB giaûm daàn. Nhö vaäy, doøng IG caàn phaûi ñuû lôùn ñeå coù theå söû duïng SCR nhö moät ngaét ñieän ñieän töû: SCR chuyeån sang traïng thaùi daãn ngay khi ñöôïc kích baát chaáp ñieän aùp phaân cöïc thuaän. Vuøng daãn ñieän : ÖÙng vôùi tröôøng hôïp SCR ñaõ ñöôïc kích khôûi vaø daãn ñieän, suït aùp qua SCR VAK=VF khoaûng 1-2 volt. Trong vuøng daãn ñieän coù hai ñaëc tröng doøng: +IL :doøng caøi, laø giaù trò toái thieåu cuûa IT ñeå SCR coù theå duy trì traïng thaùi daãn khi doøng cöïc coång IG giaûm veà 0 (kích SCR baèng xung). +IH : doøng giöõ, laø giaù trò toái thieåu cuûa IA ñeå SCR coù theå duy trì traïng thaùi daãn (khi khoâng coøn doøng cöïc coång IG). Neáu doøng anode thaáp hôn IH, SCR trôû veà traïng thaùi khoùa. IL khaùc IH vì coù quaù trình lan toûa cuûa doøng anode töø vuøng phuï caän cuûa cöïc G ñeán toaøn maûnh baùn daãn khi SCR ñöôïc kích ( coù doøng cöïc neàn ), töông öùng maät ñoä doøng giaûm daàn, laøm cho heä soá khueách ñaïi doøng ñieän taêng. Quaù trình quaù ñoä naøy coøn aûnh höôûng ñeán giôùi haïn di/dt, ñöôïc giôùi thieäu trong ñaëc tröng tính ñoäng cuûa SCR. 4. Ñaëc tính ñoäng (ñoùng ngaét): Ñaëc tính môû: (turn on) Coù thôøi gian treã ton töø khi caáp doøng kích IG ñeán khi SCR daãn, ton coù trò soá khoaûng moät vaøi micro giaây; ton giaûm khi IG taêng. Moät thoâng soá khaùc lieân quan quaù trìng môû laø giôùi haïn toác ñoä taêng doøng diT/dt. Toác ñoä taêng cuûa doøng qua SCR phaûi nhoû hôn giaù trò cho pheùp ñeå SCR khoâng bò hö hoûng vì quaù nhieät cuïc boä khi chöa kòp phaân boá laïi maät ñoä doøng ñieän qua noù. Ngöôøi ta thöôøng baûo veä SCR baèng caùch theâm cuoän khaùng noái tieáp vôùi anode, coù giaù trò khoaûng vaøi chuïc micro Henry ñeå haïn cheá diT/dt. Ñaëc tính khoùa : ( turn off) Giaû söû SCR ñang daãn doøng taûi. Do ñaëc tính taûi hay moät taùc nhaân khaùch quan khaùc, doøng anode giaûm veà 0, aùp VAK chuyeån thaønh giaù trò aâm nhö hình 1.4. Doøng anode coù giai ñoaïn daãn ñieän ngöôïc tröôùc khi chuyeån sang traïng thaùi khoùa ngöôïc töông öùng vôùi vieäc giaûi phoùng caùc ñieän tích cuûa caùc moái noái tích luõy trong cheá ñoä daãn. Sau ñieän aùp VAK döông ñöôïc ñaët trôû laïi. Quaù trình khoùa SCR coù hai yeâu caàu quan troïng: + Caàn coù thôøi gian ñaûm baûo taét toff ñeå SCR phuïc hoài khaû naêng khaû naêng khoùa tröôùc khi ñaët aùp döông trôû laïi. toff phuï thuoäc cheá taïo vaø giaûm khi trò soá aùp khoùa giaûm. toff = micro giaây vôùi SCR taàn soá cao micro giaây vôùi SCR chænh löu. toff laø thoâng soá quan troïng ñeå tính toaùn maïch taét SCR khi söû duïng ôû nguoàn moät chieàu. + Coù giôùi haïn toác ñoä taêng du/dt cuûa ñieän aùp phaân cöïc thuaän ñeå SCR khoâng chuyeån sang cheá ñoä daãn. Coù theå giaûi thích hieän töôïng naøy khi xeùt caùc tuï ñieän moái noái. Doøng naïp tuï du/dt cuõng chính laø doøng kích SCR. Giôùi haïn du/dt cuûa SCR phuï thuoäc caáu taïo, taêng theo ñònh möùc aùp cuûa SCR. Maïch RC noái tieáp maéc song song AK cuûa SCR (snubber) coù theå caûi thieän du/dt. RC maéc song song GK cuõng haïn cheá khaû naêng SCR töï kích do nhieãu töø ngoaøi (hình II.6). C2 =0.05 - 0.1 F ; R2 = 33 – 100 Ohm ; R1 taêng khi aùp SCR taêng vaø/hay doøng taûi giaûm, töø 20 -100 Ohm ; C1 taêng khi doøng SCR taêng vaø hay aùp SCR giaûm, töø 0.1 – 0.5 F. 5. Ñaëc tuyeán coång: Bieåu dieãn quan heä aùp doøng giöõa hai coång G vaø K. Ñoä sai leäch giöõa caùc ñaëc tuyeán cuûa caùc thyristor cuøng loaïi ñaùng keå. Hình daïng cuûa ñaëc tuyeán thay ñoåi nhieàu theo nhieät ñoä. Treân hình veõ coù caùc nhaùnh bieân cuûa caùc ñaëc tuyeán VA cuûa lôùp chuyeån ñoåi G-K. Ñieåm laøm vieäc cuûa ngoû nhaäp phaûi naèm trong vuøng xaùc ñònh bôûi caùc nhaùnh bieân. Coâng suaát toån hao ôû coång G bò giôùi haïn bôûi giaù trò PG(AV)M töùc coâng suaát toån hao trung bình cöïc ñaïi. Thoâng thöôøng, caùc thyristor cuûa caùc boä bieán ñoåi ñieän ñoùng ngaét tuaàn hoaøn vaø caùc xung doøng cuõng ñöa vaøo lôùp coång moät caùch tuaàn hoaøn. Giaû söû caùc xung naøy coù chieàu roäng thì giaù trò coâng suaát uG.iG töông öùng vôùi xung ñoù laø:  Treân hình II.7a bieåu thò hai giaù trò iGT giôùi haïn cuûa doøng ñoùng cuûa coång, vaø uGT- giôùi haïn cuûa ñieän aùp coång. Hai giôùi haïn naøy cho bieát vuøng chöùa giaù trò cuûa uG, iG maø ôû ñoù vieäc kích ñoùng SCR khoâng ñaûm baûo thaønh coâng. Caùc giaù trò ñieän aùp vaø doøng coång kích neân ñöôïc thieát laäp trong vuøng gaïch cheùo treân hình II.7a. Neáu nhö ta söû duïng maïch taïo xung ñieàu khieån nhö hình II.7b thì ñöôøng thaúng uG = u – iG caét ngang vuøng gaïch cheùo treân. Giao ñieåm cuûa noù vôùi ñaëc tuyeán ngoû vaøo xaùc ñònh caùc giaù trò cuûa iG, uG khi ñoùng thyristor. Ñeå ñoùng thyristor, khoaûng ñaàu xung doøng kích phaûi coù trò ñuû lôùn. Daïmg xung doøng thöôøng söû duïng cho coång coù daïng nhö hình II.7a. Do tính chaát cuûa lôùp nghòch khoâng toát neân khoâng ñöôïc pheùp xuaát hieän ñieän theá aâm treân noù duø raát nhoû. Khi thyristor ôû traïng thaùi nghòch, vieäc kích vaøo coång G seõ laøm taêng doøng nghòch moät caùch voâ ích. Caùc xung ñieàu khieån thöôøng truyeàn ñeán thyristor nhôø bieán aùp xung. Nhieäm vuï cuûa noù laø taùch maïch coâng xuaát ra khoûi nguoàn taïo xung kích. Khi söû duïng caùc bieán aùp xung, caàn phaûi giaûi quyeát vaán ñeà laøm taét nhanh doøng töø hoùa khi xung bò ngaét (neáu khoâng thì doøng töø khoâng ngöøng taêng leân sau moãi laàn ñöa xung vaøo) vaø vaán ñeà caàn baûo veä lôùp coång cuûa thyristor tröôùc ñieän aùp nghòch. Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà treân ta coù theå söû duïng doøng maïch veõ ra ôû hình II.8. 6. Ñaëc tính nhieät : Nhö caùc linh kieän coâng suaát khaùc, khi laøm vieäc SCR tieâu taùn naêng löôïng vaø phaùt noùng. Muïc ñích cuûa tính toaùn nhieät cho SCR laø kieåm tra nhieät ñoä moái noái cuûa tinh theå baùn daãn phaûi beù hôn giaù trò cho pheùp , coù trò soá töø 150 .. 200 0C. Vieäc giaûi baøi toaùn naøy bao goàm: -Tính coâng suaát tieâu taùn trung bình treân SCR trong chu kyø T v(t),i(t) laø giaù trò töùc thôøi aùp, doøng qua anode – cathode cuûa SCR. Coù theå tra taøi lieäu cuûa nhaø saûn xuaát, theo hai thoâng soá : trò soá trung bình vaø daïnh doøng ñieän hay tích phaân tröïc tieáp töø doøng, aùp. -Tính toaùn truyeàn nhieät töø tinh theå baùn daãn ra moâi tröôøng xung quanh: moái noái voû SCR taûn nhieät moâi tröôøng. Baøi toaùn naøy coù theå ñôn giaûn khi cho raèng trong cheá ñoä xaùc laäp, cheânh leäch nhieät ñoä treân ñöôøng truyeàn , tæ leä vôùi coâng suaát tieâu taùn vaø thoâng soá ñaëc tröng cuûa moâi tröôøng truyeàn – goïi laø ñieän trôû nhieät R12: -= AÙp duïng vaøo tính toaùn taûn nhieät cho baùn daãn coâng suaát : - = . (RJC +RCH +RHA) vôùi caùc trôû nhieät : + RJC: theå hieän khaû naêng taûn nhieät cuûa linh kieän, cung caáp bôûi nhaø saûn xuaát, ñöôïc cung caáp tröïc tieáp hay thoâng qua coâng suaát ñònh möùc (kí hieäu Pdiss trong caùc taøi lieäu tieáng Anh), xaùc ñònh baèng nhieät ñoä moái noái cho pheùp vaø nhieät ñoä voû baèng giaù trò moâi tröôøng qui ñònh,laø 250C. + RCH : ñieän trôû nhieät khi truyeàn töø voû cuûa linh kieän qua taûn nhieät, giaûm khi aùp löïc tieáp xuùc, ñoä nhaün beà maët taêng. Ngöôøi ta coøn coù lôùp ñeäm baèng cao su ñaëc bieät vöøa laøm caùch ñieän vaø taêng tieáp xuùc, hay duøng keo (paste) sillicon laøm kín caùc khe kôû giöõa hai beà maët. + RHA:ñieän trôû nhieät khi truyeàn töø taûn nhieät ra moâi tröôøng xung quanh, laø boä phaän chuû yeáu cho taûn nhieät heä thoáng, tæ leä nghòch vôùi dieän tích taûn nhieät. Coù theå giaûm RHA khi laøm ñen beà maët (taêng khaû naêng böùc xaï nhieät), hay duøng quaït ñeå taûn nhieät cöôõng böùc, ôû caùc heä thoáng coâng suaùt raát lôùn , nöôùc ñöôïc bôm qua taûn nhieät ñeå giaûm theå tích boä taûn nhieät, traùnh choaùn choã. Tíng toaùn nhieät thöôøng ñöôïc duøng cho baøi toaùn kieåm tra, khi choïn sô boä SCR coù theå söû duïng caùc giaù trò trung bình hay hieäu duïng cuûa doøng ñieän nhö sau: Doøng laøm vieäc trung bình I0 < Giaù trò trung bình ñònh möùc IAVE hay Doøng laøm vieäc hieäu duïng IR < Giaù trò hieäu duïng ñònh möùc IRMS. Quan heä giöõa hai giaù trò naøy laø : IRMS =1.57 IAVE Do daïng doøng qui ñònh khi tính toaùn ñònh möùc cho diode vaø SCR laø chænh löu baùn soùng. Heä soá an toaøn doøng thöôøng choïn töø 1.2 ñeán 2 laàn. Vieäc tính choïn theo hieäu duïng thöôøng cho keát quaû phuø hôïp hôn vì daïng doøng maïch ñieän töû coâng xuaát thöôøng ôû daïng xung. Sau khi choïn giaù trò ñònh möùc, khi thi coâng caàn phaûi kieåm tra nhieät ñoä voû linh kieän baùn daãn , khoâng ñöôïc vöôït quaù 65..70 0C. 7. Maïch kích thyristor: Trong caùc boä bieán ñoåi coâng suaát duøng thyristor vaø maïch taïo xung kích vaøo coång ñieàu khieån cuûa noù caàn caùch ñieän. Tuông töï nhö caùc maïch kích cho transistor, ta coù theå söû duïng bieán aùp xung hoaëc optron, xem hình II.9 Xung hoàng ngoaïi do diode D1(LED) phaùt ra laøm photoSCR V1 ñoùng taïo ñieàu kieän ñeå doøng kích vaøo coång G cuûa thyristor V. Maïch caàn nguoàn rieâng cho maïch coàng, do ñoù laøm taêng giaù thaønh vaø kích thuôùc maïch kích. Maïch kích duøng bieán aùp xung ñöôïc veõ treân hình II.10. Sau khi taùc duïng aùp leân maïch coång B cuûa transistor Q1. Transistor Q1 daãn baõo hoøa laøm ñieän aùp Vcc xuaát hieän treân cuoän sô caáp cuûa bieán aùp xung vaø töø ñoù xung ñieän aùp caûm öùng xuaát hieän phía thöù caáp bieán aùp . Xung taùc duïng leân coång G cuûa thyristor. Khi khoùa xung kích cho transistor Q1 bò ngaét doøng qua cuoän sô caáp bieán aùp xung duy trì qua maïch cuoän sô caáp vaø diode Dm. Vieäc ñöa xung kích daøi vaøo coång G laøm taêng theâm toån hao maïc coång, do ñoù coù theå thay theá noù baèng chuoåi xung. Muoán vaäy xung ñieàu khieån keát hôïp vôùi tín hieäu ra cuûa boä phaùt xung vuoâng qua maïch coång logic AND tröôùc khi ñöa vaøo coång B cuûa transistor Q1 (xem hình II.11). 8. Caùc linh kieän khaùc trong hoï thyristor : 1. Darlistor: Laø loaïi SCR coù caáu taïo noái taàng (cascade ) ñeå taêng heä soá khueách ñaïi doøng IA/IG khi ñònh möùc doøng lôùn vaø raát lôùn ( vaøi traêm ñeán vaøi ngaøn ampe). Luùc ñoù, doøng kích vaãn ôû vaøi ampe. Darlistor laø teân thöông maïi , nhaùi theo trandidtor noái taàng laø Darlington transistor. Moät soá nhaø saûn xuaát vaãn duøng teân SCR hay Thyristor nhönh chuù thích laø cöïc coång ñöôïc khueách ñaïi (Amplified gate thyristor). 2. Triac : laø linh kieän phoå bieàn thöù hai cuûa hoï thyristor sau SCR, coù maïch töông ñöông laø hai SCR song song ngöôïc, ñöôïc cheá taïo vôùi doøng ñònh möùc ñeán haøng ngaøn ampe. Maïch töông ñöông hai SCR, song song ngöôïc hoaøn toaøn töông thích vôùi triac khi khaûo saùt lyù thuyeát, neân thöôøng ñöôïc duøng thay theá cho nhau trong caùc sô ñoà nguyeân lyù maëc duø trong thöïc teá chuùng coù nhieàu tính chaát khaùc nhau. Triac coù khaû naêng khoùa theo hai chieàu, trôû neân daãn ñieän khi coù doøng kích vaø töï giöõ traïng thaùi daãn cho ñeán khi doøng qua noù giaûm veà khoâng. Triac coù theå ñieàu khieån baèng doøng G –T2 caû hai cöïc tính vaø hai chieàu doøng ñieän taûi laøm sô ñoà ñieàu khieån ñôn giaûn hôn maïch töông ñöôg hai SCR raát nhieàu. Nhöôïc ñieåm raát quan troïng cuûa Triac laø deã bò töï kích ôû nhieät ñoä moái noái cao vaø giôùi haïn du/dt raát thaáp, khoù laøm vieäc vôùi taûi coù tính caûm. Luùc ñoù, ngöôøi ta vaãn phaûi duøng hai SCR song song ngöôïc. 3. Diac: coù nguyeân taéc hoaït ñoäng töông töï nhö triac nhöng khoâng coù cöïc coång G, ngöôõng ñieän aùp gaõy raát thaáp – thöôøng laø 24 V, döôïc duøng trong caùc maïch phaùt xung vaø kích thyristor vôùi doøng xung moät vaøi ampe. 4. La SCR(light – activated – DCR ): DCR kích baèng tia saùng. Coù nguyeân taéc laøm vieäc nhö SCR nhöng ñöôïc kích baèng doøng quang ñieän>LA SCR raát thiùch hôïp cho caùc öùng duïng cao aùp, khi caùch ñieän giöõa maïch kích vaø ñoäng löïc trôû neân vaán ñeà phöùc taïp, giaûi quyeát toán keùm. 5. GTO (Gate turn off SCR, SCR taét baèng cöïc coång ). Vôùi khaû naêng töï giöõ traïng thaùi daãn ñieän, SCR khoâng theå töï taét ôû nguoàn moät chieàu neáu maïch khoâng coù sô ñoà ñaëc bieät ñeå doøng qua noù giaûm veà khoâng. GTO cho pheùp ngaét SCR baèng xung aâm ôû cöïc coång. Töø maïch töông ñöông hai BJT (hình 1.2), khaû naêng naøy coù theå ñöôïc döï ñoaùn. Nhöng trong thöïc teá, SCR khoâng theå taét baèng coång vì cöïc coång chæ moài cho quaù trình daãn, sau ñoù khoâng coøn taùc duïng. GTO coù caáu taïo khaùc hôn cho pheùp kieûm tra söï daãn ñieän töø cöïc coång . Giaù phaûi traû laø heä soá khueách ñaïi doøng khi kích coøn khaù beù, khoaûng vaøi chuïc. Heä soá khueách ñaïi doøng khi taét xaáp xæ möôøi. Ngöôøi ta cheá taïo ñöôïc GTO coù doøng ñònh möùc ñeán vaøi ngaøn ampe. 9. Baûo veä ngaét baùn daãn: a. Baûo veä doøng: Baûo veä doøng cöïc ñaïi (ngaén maïch): baûo veä doøng cöïc ñaïi laøm vieäc ngay khi coù hieän töôïng vöôït quaù doøng qui ñònh, thöôøng laø raát lôùn so vôùi trò ñònh möùc. Baûo veä doøng cöïc ñaïi coøn goïi laø baûo veä ngaén maïch, xuaát hieän ôû ngoõ ra hay beân trong boä bieán ñoåi, laø nguyeân nhaân gaây ra quaù doøng ñieän raát lôùn caàn loaïi boû ngay, traùnh hö hoûng ngaét ñieän baùn daãn vaø ñaûm baûo hoaït ñoäng bình thöôøng cuûa löôùi ñieän. Caàu chì taùc ñoäng nhanh ñöôïc söû duïng, coù theå ñaët ôû ñaàu vaøo boä bieán ñoåi hay noái tieáp linh kieän ñöôïc baûo veä. Thoâng soá ñaëc tröng cuûa caàu chì la doøng, aùp ñònh möùc vaø tích phaân doøng ngaén maïch ñeå caàu chì chaûy. Tích phaân naøy caàn phaûi beù hôn tích phaân töông töï ñeå ngaét ñieän baùn daãn bò hö hoûng khi quaù doøng ( ngaén maïch ), laáy ôû soå tra nhaø saûn xuaát. Thôøi gian tích phaân T thöôøng laø nöûa chu kì löôùi cho SCR. Cuoän khaùng noái tieáp anode cuûa SCR ñoâi khi coøn duøng ñeå haïn cheá doøng ngaén maïch, sao cho doøng ngaén maïch beù hôn khaû naêng chòu ñöïng cuûa SCR. CB (ngaét maïch töï ñoäng-aptomat) thöôøng gaëp ôû ngoõ vaøo caùc boä bieán ñoåi laøm caùc nhieäm vuï: ñoùng ngaét, baûo veä quaù taûi vaø loaïi boû phaàn maïch hö hoûng ra khoûi löôùi ñieän, khoâng coù khaû naêng baûo veä caùc phaàn töû baùn daãn coâng suaát. + Baûo veä quaù taûi (quaù doøng coù thôøi gian): Quaù taûi laø tröôøng hôïp doøng ñieän qua maïch lôùn hôn giaù trò tính toaùn moät löôïng khoâng lôùn, neáu keùo daøi seõ gay hö hoûng do quaù nhieät ôû caùc phaàn daãn ñieän. Nhö vaäy ñaëc tính quaù taûi coù daïng hyperbol, doøng quaù taûi caøng lôùn, thôøi gian cho pheùp caøng ngaén. Baûo veä quaù taûi ñöôïc thöïc hieän baèng rô le chuyeân duøng taùc ñoäng vaøo thieát bò ñoùng ngaét töï ñoäng (contactor), CB (coù rô le nhieät) ôû ñaàu vaøo. ÔÛ caùc boä bieán ñoåi, boä ñieàu khieån thöôøng tích hôïp caû boä phaän haïn doøng, taùc ñoäng töùc thôøi ôû 120% ñeán 200% giaù trò ñònh möùc thieát bò, laøm caû nhieäm vuï baûo veä quaù taûi cho ngaét ñieän baùn daãn. 2. Baûo veä aùp: Vôùi vieäc choïn ñònh möùc aùp cuûa linh kieän baùn daãn coâng suaát toái thieåu baèng hai laàn aùp khoaù cöïc ñaïi, ngaét ñieän baùn daãn thöôøng khoâng phaûi baûo veä aùp khi laøm vieäc. Baûo veä aùp ñöôïc ñaët ra ñeå choáng laïi caùc xung aùp caûm öùng treân daây daãn nguoàn hay xung xuaát hieän do caûm öùng treân heä thoáng khi coù ñoùng ngaét. Ngöôøi ta thöôøng duøng ôû ñaàu nguoàn: RC noái tieáp maéc song song (1), Varistor laø loaïi ñieän trôû giaûm nhanh khi aùp lôùn hôn trò soá ngöôõng (2) vaø caùc boä loïc nguoàn (3) goàm maéc loïc LC hình . Maïch RC song song vôùi caùc ngaét ñieän (maïch snubber) coøn laøm nhieäm vuï baûo veä linh kieän khoûi caùc xung aùp trong maïch. II. Boä chænh löu 1.Toång quan veà boä chænh löu: Boä chænh löu coù nhieäm vuï bieán ñoåi doøng ñieän xoay chieàu thaønh doøng ñieän moät chieàu. Boä chænh löu ñöôïc aùp duïng laøm nguoàn ñieän aùp moät chieàu ; laøm nguoàn ñieän moät chieàu coù ñieàu khieån caáp cho caùc thieát bò maï, thieát bò haøn moät chieàu ; nguoàn ñieän cho caùc truyeàn ñoäng ñoäng cô ñieän moät chieàu ; nguoàn cung caáp cho maïch kích töø cuûa maùy ñieän moät chieàu hoaëc maùy ñieän ñoàng boä. Boä chænh löu coøn duøng ñeå chuyeån ñoåi ñieän xoay chieàu thaønh daïng moät chieàu ñeà truyeàn taûi ñi xa. Boä chænh löu coøn taïo thaønh moät boä phaän trong thieát bò bieán taàn, cycloconverter duøng trong truyeàn ñoäng ñieän ñoäng cô xoay chieàu. Coâng suaát cuûa caùc boä chænh löu coù theå töø vaøi traêm W ñeán haøng chuïc MW. Phaân loaïi boä chænh löu : Theo pha: Boä chænh löu moät pha. Boä chænh löu ba pha. Theo tính ñieàu khieån : Boä chænh löu khoâng ñieàu khieån Boä chænh löu ñieàu khieån hoaøn toaøn. Boä chænh löu baùn ñieàu khieån. Theo hình daïng : Boä chænh löu hình tia. Boä chænh löu tam giaùc. Theo diode zero : Boä chænh löu coù diode zero. Boä chænh löu khoâng coù diode zero So saùnh caùc loaïi chænh löu: Bieán aùp: Bieán aùp caùch ly aùp nguoàn cuûa chænh löu vôùi löôùi ñieän. Do ñoù taûi coù theå chaïy ngaén maïch trong thôøi gian ngaén. Bieán aùp laø baét buoäc trong tröôøng hôïp ta thöïc hieän boä nguoàn cho caùc thieát bò coâng ngheä ñieän khi ngöôøi coâng nhaân coù theå tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi thieát bò coù ñieän. Bieán aùp coù taùc duïng loïc soùng haøi baäc cao. Ñoàng thôøi bieán aùp coøn taïo caûm khaùng chuyeån maïch, do ñoù haïn cheá söï bieán daïng gaây ra cuûa quaù trình chuyeån maïch. Truyeàn ñoäng ñieän laø khoâng baét buoäc duøng bieán aùp. Bieán aùp cung caáp ñieän aùp nguoàn coù ñoä lôùn phuø hôïp vôùi yeâu caàu cuûa taûi. Moät hay nhieàu pha: Caân ñoái theo qui moâ coâng suaát : 1 pha ñôn giaûn hôn nhöng laøm leäch heä thoáng 3 pha duøng cho coâng suaát < 5KW hay raát << coâng suaát heä thoáng. Nhieàu pha : giaûm soùng haøi, doøng ra phaúng hôn. Tia hay caàu: Tia gaén lieàn vôùisöû duïng bieán aùp trung tính löôùi veà nguyeân taéc laø khoâng söû duïng. Nhöôïc ñieåm : raát lôùn cuûa sô ñoà tia 3 pha laø doøng DC veà löôùi, chæ duøng khi coâng suaát chænh löu << löôùi. Hieäu suaát sô ñoà caàu thaáp khi ñieän aùp ra thaáp. Sô ñoà caàu phöùc taïp, ampere laép ñaët gaáp ñoâi sô ñoà tia giaù thaønh cao hôn sô ñoà tia töông öùng. Cho pheùp söû duïng tröïc tieáp aùp löôùi. Caàu hoãn hôïp: Caàu hoãn hôïp, duøng diode chænh löu laøm giaûm giaù thaønh, taêng cos, giaûm heä soá ñaäp maïch (aùp haøi) khi aùp ra khoâng aâm. Moät nhöôïc ñieåm cuûa caàu hoãn hôïp laø aùp ra döông khoâng chænh löu ñöôïc. Nhöôïc ñieåm lôùn cuûa caàu hoãn hôïp laø coù haøi baäc boäi chaün do doøng ñieän ôû baùn kì döông khoâng caïn xöùng ôû doøng coù baùn kì aâm. Caàu hoãn hôïp chæ duøng cho taûi coâng suaát nhoû so vôùi löôùi. Diode phoùng ñieän (diode zero): Vieäc söû duïng D0 töông töï nhö caàu khoâng hoaøn toaøn nhöng khoâng coù nhöôïc ñieåm haøi boäi chaün nhöng heä thoáng khoâng nghòch löu ñöôïc. 2. Tính chaát lieân tuïc cuûa doøng ñieän taûi vaø heä quaû: Do ñieän aùp chænh löu ud taïo thaønh coù daïng xung neân giaù trò ñieän aùp naøy coù theå taùch laøm hai thaønh phaàn: thaønh phaàn moät chieàu vôùi trò töùc thôøi baèng trò trung bình aùp chænh löu Ud vaø thaønh phaàn xoay chieàu: Thaønh phaàn xoay chieàu cuûa aùp chænh löu ud laøm doøng ñieän taûi id bò gôïn soùng. Töôngtöï nhö ñieän aùp, doøng chænh löu coù theå taùch laøm hai thaønh phaàn töông öùng: Thaønh phaàn xoay chieàu cuûa doøng laøm doøng ñieän taûi coù theå bò giaùn ñoaïn. Khi doøng qua taûi bò giaùn ñoaïn, daïng ñieän aùp chænh löu cuûa taûi phuï thuoäc vaøo traïng thaùi maïch taûi. Ví duï: ñoái vôùi taûi RLE khi id=0 ud=0 neáu E=0 ud=E neáu E0 Caùc heä thöùc Ud daãn giaûi cho doøng taûi lieân tuïc khoâng aùp duïng ñöôïc cho tröôøng hôïp doøng giaùn ñoaïn. Tæ leä phaân boá thôøi gian doøng ñieän qua taûi lieân tuïc (id > 0) vaø thôøi gian doøng giaùn ñoaïn (id=0) trong moät chu kì xung ñieän aùp chænh löu phuï thuoäc vaøo caùc giaù trò tham soá taûi vaø goùc ñieàu khieån . Vieäc tính toaùn ñieän aùp chænh löu trong tröôøng hôïp naøy raát phöùc taïp. Khi doøng taûi giaùn ñoaïn, quan heä giöõa ñieän aùp chænh löu vaø khoâng coøn laø duy nhaát. Trong ñieàu khieån, ví duï ñoäng cô ñieän moät chieàu, khi doøng taûi baèng 0, moment taùc ñoäng trieät tieâu vaø vieäc ñieàu khieån taûi khoâng coù taùc duïng. Taùc duïng doøng taûi giaùn ñoaïn laøm ñaëc tính ñieàu khieån trôû neân phi tuyeán, hieän töôïng quaù ñoä cuûa heä ñieàu khieån khoù hieäu chænh, do ñoù trong kyõ thuaät ngöôøi ta coá gaéng haïn cheá vuøng laøm vieäc cuûa boä chænh löu ôû cheá ñoä doøng giaùn ñoaïn. Tuy nhieân cheá ñoä doøng taûi giaùn ñoaïn thöôøng ít xaûy ra neân trong tröôøng hôïp khoâng coù yeâu caàu chính xaùc cao, vieäc tính toaùn ñònh möùc heä thoáng coù theå vaän duïng töø keát quaû tính cho doøng ñieän taûi lieân tuïc. 3. Maïch loïc aùp taûi vaø doøng taûi Ñeå haïn cheá thaønh phaàn xoay chieàu cuûa aùp chænh löu vaø do ñoù laøm giaûm ñoä gôïn soùng doøng taûi, ta coù theå: 1. Taêng soá xung kích chænh löu, ví duï söû duïng maïch nhieàu pha, daïng caàu. 2. Duøng tuï loïc. 3. Duøng caûm khaùng loïc . 4. duøng diode khoâng maïch ñieàu khieån baùn phaàn. Phöông phaùp tuï loïc chæ duøng cho taûi coâng suaát nhoû. Vôùi coâng suaát lôùn ta coù theå söû duïng caùc phöông phaùp coøn laïi. 4. Hieän töôïng chuyeån maïch Trong caùc phaàn tröôùc, boä chænh löu ñöôïc phaân tích vôùi giaû thieát boû qua trôû khaùng trong cuûa nguoàn aùp. Haäu quaû laø quaù trình chuyeån maïch giöõa caùc nhaùnh chöùa thyristor dieãn ra töùc thôøi. Trong thöïc teá, nguoàn coù trôû khaùng trong laøm doøng ñieän qua noù khoâng coù theå thay ñoåi ñoät ngoät. Heä quaû, hieän töôïng chuyeån maïch giöõa caùc nhaùnh chöùa caùc thyristor khoâng dieãn ra töùc thôøi maø keùo daøi moät khoaûng thôøi gian, hình thaønh traïng thaùi caùc nhaùnh chöùa thyristor cuøng daãn ñieän. Hieän töôïng naøy goïi laø hieän töôïng truøng daãn hoaëc hieän töôïng chuyeån maïch. Caùc heä quaû do hieän töôïng chuyeån maïch gaây ra: Laøm giaûm aùp taûi trong thôøi gian chuyeån maïch. Laøm giaûm goùc ñieàu khieåncöïc ñaïi cho pheùp. Laøm bieán daïng ñieän aùp nguoàn. 5. Phöông phaùp ñieàu khieån boä chænh löu: Thôøi ñieåm phaùt xung kích cho caùc thyristor trong caùc boä chænh löu töông öùng vôùi goùc ñieàu khieån döïa vaøo hai tín hieäu cô baûn tín hieäu ñieàu khieån uñk vaø tín hieäu ñoàng boä up. Tín hieäu ñoàng boä taïo moác chuaån veà thôøi gian cho vieäc xaùc ñònh goùc ñieàu khieån ñoàng thôøi xaùc laäp ñaëc tính giöõa aùp chænh löu trung bình Ud vaø aùp ñieàu khieån uñk. Do ñoù, tín hieäu ñöôïc choïn thay ñoåi trong khoaûng thôøi gian xuaát hieän ñieän aùp khoaù treân linh kieän vaø noù phaûi döïa vaøo daïng ñieän aùp nguoàn xoay chieàu. Tín hieäu ñieàu khieån xaùc ñònh ñieåm laøm vieäc treân ñaëc tính ñieàu khieån vaø cho bieát ñoä lôùn goùc ñieàu khieån. Caû hai tín hieäu ñieàu khieån vaø tín hieäu ñoàng boä treân coù theå xöû lí döïa treân kó thuaät soá hoaëc analog. 6. Boä chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån hoaøn toaøn: Sô ñoà caáu taïo: Maïch nguoàn xoay chieàu ba pha lyù töôûng maéc vaøo boä chænh löu caàu goàm 6 thyristor. Caùc ñieän aùp udA ,udK laø ñieän aùp töø ñieåm nuùt chung cuûa caùc nhoùm linh kieän ñeán ñieåm trung tính cuûa nguoàn aùp ba pha. Phaân tích : Maïch ñieän ñöôïc phaân tích vôùi giaû thieát doøng ñieän qua taûi id lieân tuïc. Theo pheùp coäng ñieän aùp, ta coù: ud = udA –udK Ta seõ chöùng minh raèng neáu doøng taûi lieân tuïc, ñieän aùp udA seõ chæ phuï thuoäc vaøo goùc kích ñoùng cuûa nhoùm linh kieän ( V1, V3, V5 ) vaø ñieän aùp nguoàn; vaø aùp udK phuï thuoäc goùc kích ñoùng cuûa ngoùm (V2 ,V4 ,V6 ). Thaät vaäy, xeùt nhoùm anode (V1, V3, V5), giaû söû raèng V1 ñoùng vaø V3, V5 bò ngaét,ta coù: iV1=id ; iV3 =0 ; iV5 = 0. uV1 = 0 ;uV3 = u2 –u1 ; uV5=u3 – u1 ; udA = u1. Roõ raøng, caùc heä thöùc moâ taû ñieän aùp nhoùm anode khoâng phuï thuoäc vaøo traïng thaùi kích ñoùng caùc thyristor nhoùm cathode. Do ñoù, ñeå khaûo saùt ñieän aùp udA, ta chæ caàn xeùt ñeán traïng thaùi kích ñoùng cuøa caùc thyristor (V1 ,V3 ,V5). Caùc heä thöùc moâ taû ñieän aùp nhoùm anode coù daïng gioáng nhö maïch chænh löu tia ba pha vôùi aùp chænh löu udA, (hình 2.6). Goùc ñieàu khieån ví duï cuûa V1, ñöôïc tính töø vò trí xuaát hieän aùp khoùa treân V1 töùc uV1= u1 – u3>0. Töông töï, hoaït ñoäng nhoùm cathode coù theå phaân tích döôùi daïng chænh löu maïch tia ba pha vôùi aùp chænh löu udK. Goùc ñieàu khieån, ví duï cuûa V2 ñöôïc tíng töø vò trí xuaát hieän ñieän aùp khoùa treân V2, töùc: uV2 = u2 – u3 > 0 Phöông trình ñieän aùp taûi vaø doøng taûi ud = udA - udK ud = R.id + L. + E Toång hôïp caùc keát quaû phaân tích ôû treân, ta coù theå vieát phöông trình moâ taû traïng thaùi maïch, ví duï khi V1, V2 ñoùng: uV1 = 0 ; uV2 = 0 ; uV3 = u2 – u1 ; uV4 = u3 – u1 ; iV1 = id ; iV2 = id ; iV3 = 0 ; iV4 = 0 ; uV5 = u3 – u1 ; uV6 = u3 –u2 ; iV5 = 0 ; iV6 = 0 ; ud = udA – udK = u1 –u3 ; ud = R.id + L.+ E ; Ñoà thò ñieän aùp vaø doøng ñieän caùc ñaïi löôïng maïch ñöôïc veõ treân hình Heä quaû: Khi doøng ñieän taûi lieân tuïc: -Daïng ñieän aùp taûi coù 6 xung vaø chæ phuï thuoäc vaøo goùc ñieàu khieån vaø ñieän aùp nguoàn xoay chieàu. Chu kyø xung chænh löu baèng chu kì aùp nguoàn Tp = T. -Trò trung bình ñieän aùp chænh löu: Ud() = = UdA() – UdK() = Umcos = .U.cos Vôùi U laø trò hieäu duïng aùp pha U = . -Phaïm vi goùc ñieàu khieån : baèng phaïm vi goùc ñieàu khieån cuûa caùc nhoùm chænh löu maïch tia, töùc (0, ). Do ñoù, ñieän aùp trung bình treân taûi coù theå ñieàu khieån thay ñoåi trong khoaûng . Doøng trung bình qua taûi (RLE): = ; Moãi thyristor daãn chu kì aùp nhuoàm neân trò trung bình doøng ñieän qua noù: ITAV = ; Ñieän aùp khoùa vaø aùp ngöôïc cöïc ñaïi xuaát hieän treân linh kieän UDRM = URRM = .Um = .U ; -Doøng ñieän qua nguoàn ñieän aùp, ví duï qua pha 1: i1 = iV1 – iV4 ; Trò hieäu duïng ñieän qua nguoàn ñöôïc xaùc ñònh vôùi giaû thieát doøng taûi khoâng ñoåi: ; CHÖÔNG III : GIÔÙI THIEÄU VI ÑIEÀU KHIEÅN AT89C52 I. VI ÑIEÀU KHIEÅN HOÏ MCS-51 MCS-51TM laø hoï vi ñieàu khieån do haõng INTEL saûn xuaát vaøo ñaàu nhöõng naêm 80 vaø ngaøy nay ñaõ trôû thaønh moät chuaån trong coâng nghieäp. Baét ñaàu töø IC tieâu bieåu laø 8051 ñaõ cho thaáy khaû naêng thích hôïp vôùi nhöõng öùng duïng mang tính ñieàu khieån. Vieäc xöû lí treân byte vaø caùc pheùp toaùn soá hoïc ôû caáu truùc döõ lieäu nhoû ñöôïc thöïc hieän baèng nhieàu cheá ñoä truy xuaát döõ lieäu nhanh treân RAM noäi. Taäp leänh cung caáp moät baûn tieän duïng cuûa nhöõng leänh soá hoïc 8 bit goàm caû leänh nhaân vaø leänh chia. Noù cung caáp nhöõng hoã trôï môû roäng on-chip duøng cho nhöõng bieán 1 bit nhö laø kieåu döõ lieäu rieâng cho pheùp quaûn lí vaø kieåm tra bit tröïc tieáp trong ñieàu khieån vaø nhöõng heä thoáng logic ñoøi hoûi xöû lí luaän lí. Sau ñaây laø baûng so saùnh caùc IC trong hoï MCS-51TM : TEÂN LINH KIEÄN BOÄ NHÔÙ CHÖÔNGù TRÌNH ON CHIP BOÄ NHÔÙ DÖÕ LIEÄU ON CHIP TIMER 8051 4 KB MROM 128 Bytes 2 8031 0 KB 128 Bytes 2 8751 4 KB EPROM 128 Bytes 2 8951 4 KB Flash ROM 128 bytes 2 8052 8 KB MROM 256 Bytes 3 8032 0 KB 256 Bytes 3 8752 8 KB EPROM 256 Bytes 3 8952 8 KB Flash ROM 256 Bytes 3 II. VI ÑIEÀU KHIEÅN AT89C52 Do hoï MCS-51TM ñaõ trôû thaønh chuaån coâng nghieäp neân coù raát nhieàu haõng saûn xuaát ra noù, ñieån hình laø ATMEL Corporation. Haõng naøy ñaõ keát hôïp raát nhieàu tính naêng döïa treân neàn taûng kyõ thuaät cuûa mình ñeå taïo ra caùc vi ñieàu khieån töông thích vôùi MCS-51TM nhöng maïnh meõ hôn. AT89C52 laø moät vi ñieàu khieån 8 bit do ATMEL saûn xuaát, cheá taïo theo coâng ngheä CMOS, coù chaát löôïng cao, coâng suaát thaáp vôùi 8 KB Flash (flash programmable and erasable read only memory). Thieát bò naøy ñöôïc cheá taïo baèng caùch söû duïng kyõ thuaät boä nhôù khoâng boác hôi maät ñoä cao cuûa ATMEL vaø töông thích vôùi chuaån coâng nghieäp MCS-51TM veà taäp leänh vaø caùc chaân ra. Flash on-chip cho pheùp boä nhôù laäp trình ñöôïc laäp trình trong heä thoáng bôûi moät laäp trình vieân bình thöôøng. Baèng caùch noái 1 CPU 8 bit vôùi moät Flash treân moät chip ñôn, AT89C52 laø moät vi ñieàu khieån maïnh (coù coâng suaát lôùn), cung caáp moät söï linh ñoäng cao vaø giaûi phaùp veà giaù caû ñoái vôùi nhieàu öùng duïng vi ñieàu khieån. Caùc ñaëc ñieåm chuû yeáu cuûa AT89C52 : Töông thích hoaøn toaøn vôùi hoï MCS-51TM cuûa Intel. Boä nhôù chöông trình 8K Byte thuoäc loaïi Flash Memory. Ñoä beàn : 1000 laàn ghi/xoùa. Taàn soá hoaït ñoäng : 0 Hz ñeán 24 MHz. 3 cheá ñoä khoùa boä nhôù. 256 x 8-Bit RAM noäi. 32 ñöôøng I/O laäp trình ñöôïc (4 port). 3 timer/counter 16-bit. 8 nguoàn ngaét. Cheá ñoä haï nguoàn vaø cheá ñoä löôøi tieâu toán coâng suaát thaáp. T1 T0 Ñieàu khieån ngaét Caùc thanh ghi khaùc 128 byte RAM MRO noäi Timer 2 Timer 1 Timer 0 CPU Oscillator Ñieàu khieån bus Caùc port I/O Port noái tieáp Port noái tieáp Timer 0 Timer 1 Timer 2 INT0 INT1 EA RST PSEN ALE P0 P2 P1 P3 TxD RxD T2 EXTERNAL II.1 Sô löôïc veà caùc chaân cuûa 8952: mC 8952 coù taát caû 40 chaân coù chöùc naêng nhö caùc ñöôøng xuaát nhaäp. Trong ñoù coù 26 chaân coù coâng duïng keùp, moãi ñöôøng coù theå hoaït ñoäng nhö ñöôøng xuaát nhaäp hoaëc nhö ñöôøng ñieàu khieån hoaëc laø thaønh phaàn cuûa bus döõ lieäu vaø bus ñòa chæ. II.2 Heä thoáng giao tieáp port: a/ Port 0: Port 0 laø moät port hai chöùc naêng treân caùc chaân 32 – 39. Trong caùc thieát keá côõ nhoû (khoâng duøng boä nhôù môû roäng) noù coù chöùc naêng nhö caùc ñöôøng I/O. Ñoái vôùi caùc thieát keá lôùn vôùi boä nhôù môû roäng, noù ñöôïc hôïp keânh giöõa bus döõ lieäu vaø byte thaáp cuûa bus ñòa chæ. Chaân Chöùc naêng thay theá P1.0 T2 (ñaàu vaøo ñeám cho Timer/Counter 2) P1.1 T2EX (xung kích capture/reload cho Timer/Counter 2 vaø ñieàu khieån tröïc tieáp. b/ Port 1 : laø moät port I/O 8-bit hai chieàu coù pullup noäi. Ñaàu ra port 1 coù theå laùi 4 ñaàu vaøo TTL. Khi vieát caùc möùc 1 ra caùc chaân port thì chuùng ñöôïc keùo leân do coù ñieän trôû noäi vaø coù theå duøng laøm ñaàu vaøo. Khi vai troø laø coång nhaäp, nhöõng chaân cuûa port 1 bò keùo xuoáng thaáp seõ ñoå doøng vì coù noäi trôû keùo leân. Hôn nöõa, P1.0 vaø P1.1 coù theå ñöôïc duøng nhö laø ñaàu vaøo boä ñeám timer/counter 2 beân ngoaøi (P1.0/T2) vaø xung kích (P1.1/T2EX). Port 1 cuõng nhaän nhöõng byte ñòa chæ thaáp trong khi laäp trình Flash vaø trong khi kieåm tra Flash . c/ Port 2: Port 2 laø moät port coâng duïng keùp treân caùc chaân 21 – 28 ñöôïc duøng nhö caùc ñöôøng xuaát nhaäp hoaëc laø byte cao cuûa bus ñòa chæ ñoái vôùi caùc thieát keá duøng boä nhôù môû roäng. d/ Port 3: Port 3 laø moät port coâng duïng keùp treân caùc chaân 10 – 17. Caùc chaân cuûa port naøy coù nhieàu chöùc naêng, caùc coâng duïng chuyeån ñoåi coù lieân heä vôùi caùc ñaëc tính ñaëc bieät cuûa 8952 nhö ôû baûng sau: Bit Teân Chöùc naêng chuyeån ñoåi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ Döõ lieäu nhaän cho port noái tieáp Döõ lieäu phaùt cho port noái tieáp Ngaét 0 beân ngoaøi Ngaét 1 beân ngoaøi Ngoõ vaøo cuûa Timer/counter 0 Ngoõ vaøo cuûa Timer/counter 1 Xung ghi boä nhôù döõ lieäu ngoaøi Xung ñoïc boä nhôù döõ lieäu ngoaøi II.3/ Caùc tín hieäu ñieàu khieån: mC 8952 coù 4 tín hieäu ñieàu khieån: a/ PSEN\ (Program Store Enable): PSEN\ laø tín hieäu ra treân chaân 29. Noù laø tín hieäu ñieàu khieån cho pheùp boä nhôù chöông trình môû roäng, PSEN\ thöôøng ñöôïc noái ñeán chaân OE (Output Enable) cuûa moät EPROM ñeå cho pheùp ñoïc caùc byte maõ leänh. PSEN\ seõ ôû möùc thaáp trong thôøi gian laáy leänh. Caùc maõ nhò phaân cuûa chöông trình ñöôïc ñoïc töø EPROM qua bus döõ lieäu vaø ñöôïc choát vaøo thanh ghi leänh cuûa 8952 ñeå giaûi maõ leänh. Neáu thi haønh chöông trình trong ROM noäi (8952) thì PSEN\ seõ ôû möùc thuï ñoäng (möùc cao). b/ ALE (Address Latch Enable): Tín hieäu ra ALE treân chaân 30 töông hôïp vôùi caùc thieát bò laøm vieäc vôùi caùc vi xöû lí 8085, 8088, 8086. mC 8952 duøng ALE moät caùch töông töï cho vieäc giaûi keânh caùc bus ñòa chæ vaø döõ lieäu. Khi port 0 ñöôïc duøng trong cheá ñoä chuyeån ñoåi: vöøa laø bus döõ lieäu vöøa laø byte thaáp cuûa bus ñòa chæ, ALE laø tín hieäu ñeå choát byte thaáp ñòa chæ vaøo moät thanh ghi beân ngoaøi trong nöûa ñaàu chu kì boä nhôù. Sau ñoù, caùc ñöôøng port 0 duøng ñeå xuaát nhaäp döõ lieäu trong nöûa sau cuûa chu kì boä nhôù. Caùc xung tín hieäu ALE coù toác ñoä baèng 1/6 laàn taàn soá dao ñoäng treân chip vaø coù theå ñöôïc duøng laøm nguoàn xung nhòp cho caùc phaàn khaùc cuûa heä thoáng. Neáu xung nhòp treân 8952 laø 12 Mhz thì ALE coù taàn soá 2 Mhz. Chæ ngoaïi tröø khi thi haønh leänh MOVX, moät xung ALE seõ bò maát. Trong tröôøng hôïp laø 8051 thì chaân naøy cuõng ñöôïc laøm ngoõ vaøo cho xung laäp trình cho EPROM trong chip. c/ EA\ (External Access): Tín hieäu vaøo EA\ treân chaân 31 thöôøng ñöôïc maéc leân möùc cao (+5v) hoaëc möùc thaáp (GND). Neáu ôû möùc cao, 8952 thi haønh chöông trình töø ROM noäi trong khoaûng ñòa chæ thaáp (4K). Neáu ôû möùc thaáp, chöông trình chæ ñöôïc thi haønh töø boä nhôù môû roäng. Khi duøng 8031, EA\ luoân ñöôïc noái möùc thaáp vì 8031 khoâng coù boä nhôù chöông trình treân chip. Neáu EA\ ñöôïc noái möùc thaáp thì boä nhôù chöông trình beân trong 8952 seõ bò caám vaø chöông trình chæ ñöôïc thi haønh töø EPROM môû roäng. Ngöôøi ta coøn duøng EA\ laøm chaân caáp ñieän aùp 21V khi laäp trình cho EEPROM trong 8051. d/ RST (Reset): Ngoõ vaøo RST treân chaân 9 laø ngoõ reset cuûa 8952. Khi tín hieäu naøy ñöôïc ñöa leân möùc cao (trong ít nhaát 2 chu kì maùy), caùc thanh ghi beân trong 8952 ñöôïc taûi nhöõng giaù trò thích hôïp ñeå khôûi ñoäng heä thoáng. e/ Caùc ngoõ vaøo boä dao ñoäng treân chip: Nhö ñaõ thaáy trong caùc hình treân, 8952 coù moät boä dao ñoäng treân chip. Noù thöôøng ñöôïc noái vôùi moät thaïch anh giöõa hai chaân 18 vaø 19. Caùc tuï giöõ cuõng caàn thieát nhö ñaõ veõ. Taàn soá thaïch anh thoâng thöôøng laø 12 Mhz. f/ Caùc chaân nguoàn: 8952 hoaït ñoäng vôùi nguoàn ñôn +5V. Vcc ñöôïc noái vaøo chaân 40 vaø Vss (GND) ñöôïc noái vaøo chaân 20. II.4/ Toå chöùc boä nhôù: II.4.1/ Khaûo saùt toå chöùc boä nhôù 8952: mC 8952 coù boä nhôù ñöôïc toå chöùc theo caáu truùc Harvard : coù nhöõng vuøng boä nhôù rieâng bieät cho chöông trình vaø döõ lieäu. Nhö ñaõ noùi ôû treân, caû chöông trình vaø döõ lieäu coù theå ôû beân trong (8952); duø vaäy chuùng coù theå ñöôïc môû roäng baèng caùc thaønh phaàn ngoaøi leân ñeán toái ña 64 Kbytes boä nhôù chöông trình vaø 64 Kbytes boä nhôù döõ lieäu. Boä nhôù beân trong bao goàm ROM (8952) vaø RAM treân chip bao goàm nhieàu thaønh phaàn: Phaàn löu tröõ ña duïng, phaàn löu tröõ ñòa chæ hoùa töøng bit, caùc bank thanh ghi vaø caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät. FFFF Boä nhôù chöông trình ñöôïc choïn qua PSEN\ FFFF Boä nhôù döõ lieäu ñöôïc choïn qua WR\ vaø RD\ FF 00 0000 0000 Boä nhôù treân chip Boä nhôù môû roäng Toùm taét caùc vuøng boä nhôù cuûa 8952. Hai ñaëc tính caàn löu yù laø: Caùc thanh ghi vaø caùc port xuaát nhaäp ñaõ ñöôïc xeáp trong boä nhôù vaø coù theå ñöôïc truy xuaát tröïc tieáp gioáng nhö caùc ñòa chæ boä nhôù khaùc. Ngaên xeáp beân trong RAM noäi nhoû hôn so vôùi RAM ngoaøi so vôùi boä xöû lí khaùc. II.4.2 Chi tieát veà boä nhôù RAM treân chip: Nhö seõ thaáy trong hình sau, RAM beân trong 8952 ñöôïc phaân chia thaønh caùc bank thanh ghi (00H – 1FH), RAM ñòa chæ hoùa bit (20H – 2FH), RAM ña duïng (30H – 7FH) vaø caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät trong khoaûng (80H – FFH). RAM ña duïng: Maëc duø treân hình cho thaáy 80 bytes RAM ña duïng chieám caùc ñòa chæ töø 30H – 7FH, 32 bytes döôùi cuøng töø 00H – 1FH cuõng coù theå ñöôïc duøng vôùi muïc ñích töông töï (maëc duø caùc ñòa chæ naøy ñaõ coù muïc ñích khaùc). Ñòa chæ Ñòa chæ byte Ñòa chæ bit byte Ñòa chæ bit 7F RAM ña duïng FF F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 _ D0 PSW 30 B8 _ _ _ BC BB BA B9 B8 IP 2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2E 77 76 75 74 73 72 71 70 B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3 2D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2C 67 66 65 64 63 62 61 60 A8 AF _ _ AC AB AA A9 A8 IE 2B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2A 57 56 55 54 53 52 51 50 A0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2 29 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28 47 46 45 44 43 42 41 40 99 khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit SBUF 27 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 98 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 SCON 26 37 36 35 34 33 32 31 30 25 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 90 97 96 95 94 93 92 91 90 P1 24 27 26 25 24 23 22 21 20 23 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 8D khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit TH1 22 17 16 15 14 13 12 11 10 8C khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit TH0 21 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 8B khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit TL1 20 07 06 05 04 03 02 01 00 8A khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit TL0 1F BANK 3 89 khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit TMOD 18 88 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON 17 BANK 2 87 khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit PCON 10 0F BANK 1 83 khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit DPH 08 82 khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit DPL 07 BANK 0 ( Maëc ñònh cho R0 – R7 ) 81 khoâng ñöôïc ñòa chæ hoùa bit SP 00 80 87 86 85 84 83 82 81 80 P0 RAM CAÙC THANH GHI CHÖÙC NAÊNG ÑAËC BIEÄT Toùm taét boä nhôù döõ lieäu treân chip Moïi ñòa chæ trong vuøng RAM ña duïng ñeàu coù theå ñöôïc truy xuaát töï do duøng caùch ñaùnh ñòa chæ tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp. Ví duï, ñeå ñoïc noäi dung ôû ñòa chæ 5FH cuûa RAM noäi vaøo thanh ghi tích luõy, leänh sau seõ ñöôïc duøng: MOV A, 5FH Leänh naøy di chuyeån 1 byte döõ lieäu duøng caùch ñaùnh ñòa chæ tröïc tieáp ñeå xaùc ñònh “ñòa chæ nguoàn” (5FH). Ñích nhaän döõ lieäu ñöôïc ngaàm xaùc ñònh trong maõ leänh laø thanh ghi tích luõy A. RAM beân trong cuõng coù theå ñöôïc truy xuaát duøng caùch ñaùnh ñòa chæ giaùn tieáp qua R0 hay R1. Ví duï, hai leänh sau thi haønh cuøng nhieäm vuï nhö leänh ñôn ôû treân: MOV R0, #5FH MOV A, @R0 Leänh ñaàu duøng ñòa chæ töùc thôøi ñeå di chuyeån giaù trò 5FH vaøo thanh ghi R0, vaø leänh thöù hai duøng ñòa chæ giaùn tieáp ñeå di chuyeån döõ lieäu “ñöôïc troû bôûi R0” vaøo thanh ghi tích luõy. RAM ñòa chæ hoùa töøng bit: mC 8952 chöùa 210 bits ñöôïc ñòa chæ hoùa, trong ñoù 128 bits laø ôû caùc ñòa chæ byte 20H ñeán 2FH, vaø phaàn coøn laïi laø trong caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät. YÙ töôûng truy xuaát töøng bit rieâng reõ baèng phaàn meàm laø moät ñaëc tính tieän lôïi cuûa vi ñieàu khieån noùi chung. Caùc bit coù theå ñöôïc ñaët, xoùa, AND, OR, … vôùi moät leänh ñôn. Trong khi ñoù, ña soá caùc vi xöû lí ñoøi hoûi moät chuoãi leänh ñoïc – söûa – ghi ñeå ñaït ñöôïc hieäu quaû töông töï. Hôn nöõa, caùc port I/O cuõng ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit laøm ñôn giaûn phaàn meàm xuaát nhaäp töøng bit. Coù 128 bits ñöôïc ñòa chæ hoùa ña duïng ôû caùc byte 20H ñeán 2FH. Caùc ñòa chæ naøy ñöôïc truy xuaát nhö caùc byte hoaëc nhö caùc bit phuï thuoäc vaøo leänh ñöôïc duøng. Ví duï, ñeå ñaët bit 67H, ta duøng leänh sau: SET 67H Chuù yù raèng “ñòa chæ bit 67H” laø bit coù troïng soá lôùn nhaát (MSB) ôû “ñòa chæ byte 2CH”. Leänh treân seõ khoâng taùc ñoäng ñeán caùc bit khaùc ôû ñòa chæ naøy. Caùc vi xöû lí seõ phaûi thi haønh nhieäm vuï töông töï nhö sau: MOV A, 2CH ; ñoïc caû byte ORL A, #10000000B ; set MSB MOV 2CH, A ; ghi laïi caû byte Caùc bank thanh ghi: 32 bytes thaáp nhaát cuûa boä nhôù noäi laø daønh cho caùc bank thanh ghi. Boä leänh cuûa 8952 hoã trôï 8 thanh ghi (R0 – R7) vaø theo maëc ñònh (sau khi reset heä thoáng) caùc thanh ghi naøy ôû caùc ñòa chæ 00H – 07H. Leänh sau ñaây seõ ñoïc noäi dung ôû ñòa chæ 05H vaøo thanh ghi tích luõy : MOV A, R5 Ñaây laø leänh moät byte duøng ñòa chæ thanh ghi. Taát nhieân, thao taùc töông töï coù theå ñöôïc thi haønh baèng leänh 2 bytes duøng ñòa chæ tröïc tieáp naèm trong byte thöù hai: MOV A, 05H Caùc leänh duøng caùc thanh ghi R0 ñeán R7 thì ngaén hôn vaø nhanh hôn caùc leänh töông öùng nhöng duøng ñòa chæ tröïc tieáp. Caùc giaù trò döõ lieäu ñöôïc duøng thöôøng xuyeân neân duøng moät trong caùc thanh ghi naøy. Bank thanh ghi tích cöïc coù theå ñöôïc chuyeån ñoåi baèng caùch thay ñoåi caùc bit choïn bank thanh ghi trong töø traïng thaùi chöông trình (PSW). Giaû söû raèng bank thanh ghi 3 ñöôïc tích cöïc, leänh sau seõ ghi noäi dung cuûa thanh ghi tích luõy vaøo ñòa chæ 18H: MOV R0, A YÙ töôûng duøng “caùc bank thanh ghi” cho pheùp “chuyeån höôùng” chöông trình nhanh vaø hieäu quaû (töøng phaàn rieâng reõ cuûa phaàn meàm seõ coù moät boä thanh ghi rieâng khoâng phuï thuoäc vaøo caùc phaàn khaùc). II.5 Caùc thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät: Caùc thanh ghi noäi cuûa 8952 ñöôïc truy xuaát ngaàm ñònh bôûi boä leänh. Ví duï leänh “INC A” seõ taêng noäi dung cuûa thanh ghi tích luõy A leân 1. Taùc ñoäng naøy ñöôïc ngaàm ñònh trong maõ leänh. Caùc thanh ghi trong 8952 ñöôïc ñònh daïng nhö moät phaàn cuûa RAM treân chip. Vì vaäy moãi thanh ghi seõ coù moät ñòa chæ (ngoaïi tröø thanh ghi ñeám chöông trình vaø thanh ghi leänh vì caùc thanh ghi naøy hieám khi bò taùc ñoäng tröïc tieáp, neân khoâng lôïi loäc gì khi ñaët chuùng vaøo trong RAM treân chip). Ñoù laø lí do ñeå 8952 coù nhieàu thanh ghi nhö vaäy. Cuõng nhö R0 ñeán R7, coù 21 thanh ghi chöùc naêng ñaëc bieät (SFR: Special Function Register) ôû vuøng treân cuûa RAM noäi, töø ñòa chæ 80H ñeán FFH. Chuù yù raèng haàu heát 128 ñòa chæ töø 80H ñeán FFH khoâng ñöôïc ñònh nghóa. Chæ coù 21 ñòa chæ SFR laø ñöôïc ñònh nghóa. Ngoaïi tröø thanh ghi tích luõy A coù theå ñöôïc truy xuaát ngaàm nhö ñaõ noùi, ña soá caùc SFR ñöôïc truy xuaát duøng ñòa chæ tröïc tieáp. Chuù yù raèng moät vaøi SFR coù theå ñöôïc ñòa chæ hoùa bit hoaëc byte. Ngöôøi thieát keá phaûi thaän troïng khi truy xuaát bit vaø byte. Ví duï leänh sau: SETB 0E0H Leänh naøy seõ set bit 0 trong thanh ghi tích luõy, caùc bit khaùc khoâng ñoåi. Ta thaáy raèng E0H ñoàng thôøi laø ñòa chæ byte cuûa caû thanh ghi tích luõy vaø laø ñòa chæ bit cuûa bit coù troïng soá nhoû nhaát trong thanh ghi tích luõy. Vì leänh SETB chæ taùc ñoäng treân bit, neân chæ coù ñòa chæ bit laø coù hieäu quaû. a/ Töø traïng thaùi chöông trình: Töø traïng thaùi chöông trình (PSW: Program Status Word) ôû ñòa chæ D0H chöùa caùc bit traïng thaùi nhö baûng toùm taét sau: Bit Kí hieäu Ñòa chæ YÙ nghóa PSW.7 CY D7H Côø nhôù PSW.6 AC D6H Côø nhôù phuï PSW.5 F0 D5H Côø 0 PSW.4 RS1 D4H Bit 1 choïn bank thanh ghi PSW.3 RS0 D3H Bit 0 choïn bank thanh ghi 00 = bank 0 ( ñòa chæ 00H – 07H ) 01 = bank 1 ( ñòa chæ 08H – 0FH ) 10 = bank 2 ( ñòa chæ 10H – 17H ) 11 = bank 3 ( ñòa chæ 18H – 1FH ) PSW.2 OV D2H Côø traøn PSW.1 _ D1H Döï tröõ PSW.0 P D0H Côø parity chaün Côø nhôù: Côø nhôù (CY) coù coâng duïng keùp. Thoâng thöôøng noù ñöôïc duøng cho caùc leänh toaùn hoïc: noù seõ ñöôïc set neáu coù moät soá nhôù sinh ra bôûi pheùp coäng hoaëc coù moät soá möôïn bôûi pheùp tröø. Ví duï, neáu thanh ghi tích luõy chöùa FFH, thì leänh sau: ADD A, #1 seõ traû veà thanh ghi tích luõy keát quaû 00H vaø set côø nhôù trong PSWK. Côø nhôù cuõng coù theå xem nhö moät thanh ghi 1 bit cho caùc leänh luaän lí thi haønh treân bit. Ví duï, leänh sau seõ AND bit 25H vôùi côø nhôù vaø ñaët keát quaû trôû vaøo côø nhôù: AND C, 25H Côø nhôù phuï: Khi coäng caùc soá BCD, côø nhôù phuï (AC) ñöôïc set neáu keát quaû cuûa 4 bit thaáp trong khoaûng 0AH ñeán 0FH. Neáu caùc giaù trò ñöôïc coäng laø soá BCD thì sau leänh coäng caàn coù DA A (hieäu chænh thaäp phaân thanh ghi tích luõy) ñeå ñieàu chænh keát quaû cho phuø hôïp. Côø 0: Côø 0 (F0) laø 1 bit côø ña duïng daønh cho caùc öùng duïng cuûa ngöôøi duøng. Caùc bit choïn bank thanh ghi : Caùc bit choïn bank thanh ghi (RS0 vaø RS1) xaùc ñònh bank thanh ghi naøo ñöôïc tích cöïc. Chuùng ñöôïc xoùa sau khi reset heä thoáng vaø ñöôïc thay ñoåi baèng phaàn meàm neáu caàn. Ví duï, 3 leänh sau cho pheùp bank thanh ghi 3 vaø di chuyeån noäi dung cuûa thanh ghi R7 (ñòa chæ byte 1FH) ñeán thanh ghi tích luõy: SETB RS1 SETB RS0 MOV A, R7 Khi chöông trình ñöôïc hôïp dòch, caùc ñòa chæ bit ñuùng ñöôïc thay theá cho caùc kí hieäu “RS1” vaø “RS0”. Vaäy, leänh SETB RS1 seõ gioáng nhö leänh SETB 0D4H. Côø traøn: Côø traøn (OV) ñöôïc set sau moät leänh coäng hoaëc tröø neáu coù pheùp toaùn bò traøn. Khi caùc soá coù daáu ñöôïc coäng hoaëc tröø vôùi nhau, phaàn meàm coù theå kieåm tra bit naøy ñeå xaùc ñònh xem keát quaû coù naèm trong taàm xaùc ñònh khoâng. Khi caùc soá khoâng daáu ñöôïc coäng, bit OV coù theå ñöôïc boû qua. Caùc keát quaû lôùn hôn +127 hoaëc nhoû hôn –128 seõ set bit OV. Ví duï, pheùp coäng sau bò traøn vaø bit OV ñöôïc set : Hex 0F Thaäp phaân 15 + + 7F 127 8E 142 Keát quaû laø moät soá coù daáu 8EH ñöôïc xem nhö –14, khoâng phaûi laø moät keát quaû ñuùng (142), vì vaäy bit OV ñöôïc set. b/ Thanh ghi B: Thanh ghi B ôû ñòa chæ F0H ñöôïc duøng vôùi thanh ghi tích luõy A cho caùc pheùp toaùn nhaân vaø chia. Leänh MUL AB seõ nhaân caùc giaù trò khoâng daáu 8 bit trong A vaø B roài traû veà keát quaû 16 bit trong A (byte thaáp) vaø B (byte cao). Leänh DIV AB seõ chia A cho B roài traû veà keát quaû nguyeân trong A vaø phaàn dö trong B. Thanh ghi B cuõng coù theå ñöôïc xem nhö thanh ghi ñeäm ña duïng. Noù ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit baèng caùc ñòa chæ bit F0H ñeán F7H. c/ Con troû ngaên xeáp: Con troû ngaên xeáp (SP) laø moät thanh ghi 8 bit ôû ñòa chæ 81H. Noù chöùa ñòa chæ cuûa byte döõ lieäu hieän haønh treân ñænh cuûa ngaên xeáp. Caùc leänh treân ngaên xeáp bao goàm caùc thao taùc caát döõ lieäu vaøo ngaên xeáp vaø laáy döõ lieäu ra khoûi ngaên xeáp. Leänh caát döõ lieäu vaøo ngaên xeáp seõ laøm taêng SP tröôùc khi caát döõ lieäu, vaø leänh laáy döõ lieäu ra khoûi ngaên xeáp seõ ñoïc döõ lieäu vaø giaûm SP. Ngaên xeáp cuûa 8952 ñöôïc giöõ trong RAM noäi vaø ñöôïc giôùi haïn caùc ñòa chæ coù theå truy xuaát baèng ñòa chæ giaùn tieáp. Chuùng laø 128 bytes ñaàu cuûa 8952. Ñeå khôûi ñoäng laïi SP vôùi ngaên xeáp baét ñaàu taïi 60H, caùc leänh sau ñaây ñöôïc duøng: MOV SP, #5FH Treân 8952 ngaên xeáp bò giôùi haïn 32 bytes vì ñòa chæ cao nhaát cuûa RAM treân chip laø 7FH. Sôû dó duøng giaù trò 5FH vì SP seõ taêng leân 60H tröôùc khi caát byte döõ lieäu ñaàu tieân. Ngöôøi thieát keá coù theå choïn khoâng phaûi khôûi ñoäng laïi con troû ngaên xeáp maø ñeå noù laáy giaù trò maëc ñònh khi reset heä thoáng. Giaù trò maëc ñònh ñoù laø 07H vaø keát quaû laø ngaên ñaàu tieân ñeå caát döõ lieäu coù ñòa chæ laø 08H. Neáu phaàn meàm öùng duïng khoâng khôûi ñoäng laïi SP, thì bank thanh ghi 1 (coù theå caû 2 vaø 3) seõ khoâng duøng ñöôïc vì vuøng RAM naøy ñaõ ñöôïc duøng laøm ngaên xeáp. Ngaên xeáp ñöôïc truy xuaát tröïc tieáp baèng leänh PUSH vaø POP ñeå löu tröõ taïm thôøi vaø laáy laïi döõ lieäu, hoaëc ñöôïc truy xuaát ngaàm baèng caùc leänh goïi chöông trình con (ACALL, LCALL) vaø caùc leänh trôû veà (RET, RETI) ñeå caát vaø laáy laïi boä ñeám chöông trình. d/ Con troû döõ lieäu: Con troû döõ lieäu (DPTR) ñeå truy xuaát boä nhôù ngoaøi laø moät thanh ghi 16 bit ôû ñòa chæ 82H (DPL: byte thaáp) vaø 83H (DPH: byte cao). Ba leänh sau seõ ghi 55H vaøo RAM ngoaøi ôû ñòa chæ 1000H: MOV A, #55H MOV DPTR, #1000H MOVX @DPTR, A Leänh ñaàu tieân duøng ñòa chæ töùc thôøi ñeå taûi döõ lieäu 55H vaøo thanh ghi tích luõy. Leänh thöù hai cuõng duøng ñòa chæ töùc thôøi, laàn naøy ñeå taûi döõ lieäu 16 bits 1000H vaøo con troû döõ lieäu. Leänh thöù ba duøng ñòa chæ giaùn tieáp ñeå di chuyeån döõ lieäu trong A (55H) ñeán RAM ngoaøi ôû ñòa chæ ñöôïc chöùa trong DPTR (1000H). e/ Caùc thanh ghi port xuaát nhaäp: Caùc port cuûa 8952 bao goàm Port 0 ôû ñòa chæ 80H, Port 1 ôû ñòa chæ 90H, Port 2 ôû ñòa chæ A0H vaø Port 3 ôû ñòa chæ B0H. Taát caû caùc port ñeàu ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit. Ñieàu ñoù cung caáp moät khaû naêng giao tieáp thuaän lôïi. Ví duï, neáu moät motor ñöôïc noái qua moät cuoän daây coù transistor laùi ñeán bit 7 cuûa Port 1, noù coù theå ñöôïc baät vaø taét baèng moät leänh ñôn: SETB P1.7 ; baät motor CLR P1.7 ; taét motor Caùc leänh treân duøng daáu chaám ñeå xaùc ñònh moät bit trong moät byte. Trình hôïp dòch seõ thi haønh söï chuyeån ñoåi caàn thieát, vì vaäy hai leänh sau ñaây laø nhö nhau: CLR P1.7 CLR 97H Trong moät ví duï khaùc, xem xeùt giao tieáp ñeán moät thieát bò vôùi moät bit traïng thaùi goïi laø BUSY, ñöôïc set khi thieát bò ñang baän vaø ñöôïc xoùa khi thieát bò ñaõ saün saøng. Neáu BUSY ñöôïc noái tôùi P1.5, voøng laëp sau seõ ñöôïc duøng ñeå chôø thieát bò trôû laïi traïng thaùi saün saøng: WAIT : JB P1.5, WAIT Leänh naøy coù nghóa laø “neáu bit P1.5 ñöôïc set thì nhaûy tôùi nhaõn WAIT”. Noùi caùch khaùc “nhaûy trôû laïi vaø kieåm tra laàn nöõa”. f/ Caùc thanh ghi timer: mC 8952 chöùa ba boä ñònh thôøi/ñeám 16 bits ñöôïc duøng cho vieäc ñònh thôøi hoaëc ñeám söï kieän. Timer 0 ôû ñòa chæ 8AH (TL0: byte thaáp) vaø 8CH (TH0 : byte cao). Timer 1 ôû ñòa chæ 8BH (TL1: byte thaáp) vaø 8DH (TH1 : byte cao). Vieäc vaän haønh timer ñöôïc set bôûi thanh ghi Timer Mode (TMOD) ôû ñòa chæ 89H vaø thanh ghi ñieàu khieån timer (TCON) ôû ñòa chæ 88H. Chæ coù TCON ñöôïc ñòa chæ töøng bit. Ñaëc bieät 8952 coøn coù timer 2 coù caùc thanh ghi sau: Caùc thanh ghi Timer 2 caùc bit ñieàu khieån vaø traïng thaùi chöùa trong thanh ghi T2CON vaø T2MOD cho Timer 2. Caëp thanh ghi RCAP2H vaø RCAP2L laø nhöõng thanh ghi Capture/Reload trong cheá ñoä capture 16 bit hay cheá ñoä auto-reload 16 bit. Thanh ghi T2CON ñòa chæ 0C8H: TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/ 7 6 5 4 3 2 1 0 Kyù hieäu Chöùc naêng TF2 Côø traøn Timer 2, set khi Timer 2 traøn vaø phaûi ñöôïc clear baèng phaàn meàm. TF2 seõ khoâng set khi RCLK = 1 hoaëc TCLK = 1. EXF2 Côø ngoaøi cuûa Timer 2, set khi xaûy ra capture hoaëc reload do T2EX xuoáng thaáp vaø EXEN2 = 1. Neáu ngaét Timer 2 ñöôïc kích hoaït, EXF2 = 1 seõ laøm CPU troû ñeán ISR cuûa Timer 2. EXF2 phaûi ñöôïc xoùa baèng phaàn meàm. EXF2 khoâng gaây neân ngaét trong cheá ñoä ñeám leân/xuoáng (DCEN = 1). RCLK Kích hoaït xung clock boä thu. Khi set, caùc xung traøn Timer 2 seõ laø xung clock cho boä thu port noái tieáp trong mode 1 vaø 3. RCLK = 0 thì boä thu port noái tieáp seõ duøng caùc xung traøn cuûa Timer 1. TCLK Kích hoaït xung clock boä phaùt. Khi set, caùc xung traøn Timer 2 seõ laø xung clock cho boä phaùt port noái tieáp trong mode 1 vaø 3. TCLK = 0 thì boä phaùt port noái tieáp seõ duøng caùc xung traøn cuûa Timer 1. EXEN2 Kích hoaït beân ngoaøi. Khi set, cho pheùp capture hay reload khi T2EX xuoáng thaáp (neáu Timer 2 khoâng söû duïng cho port noái tieáp). EXEN2 = 0 laøm cho Timer 2 boû qua caùc söï kieän treân T2EX. TR2 Khôûi ñoäng/Döøng Timer 2. TR2 = 1 laøm khôûi ñoäng Timer 2. C/T2 Bit löïa choïn timer hay counter. C/T2 = 0 : timer. C/T2 = 1 : counter ñeám söï kieän beân ngoaøi (kích caïnh xuoáng). CP/RL2 Löïa choïn capture hay reload. CP/RL2 = 1: capture xaûy ra khi T2EX xuoáng thaáp neáu EXEN2 = 1. CP/RL2 = 0 : reload xaûy ra khi Timer 2 traøn hoaëc khi T2EX xuoáng thaáp neáu EXEN2 = 1. Neáu TCLK hay RCLK = 1, bit naøy bò boû qua vaø timer bò eùp vaøo cheá ñoä reload khi Timer 2 traøn. g/ Caùc thanh ghi port noái tieáp: mC8952 chöùa moät port noái tieáp treân chip daønh cho vieäc trao ñoåi thoâng tin vôùi caùc thieát bò noái tieáp nhö maùy tính, modem hoaëc cho vieäc giao tieáp vôùi caùc IC khaùc coù giao tieáp noái tieáp (caùc boä chuyeån ñoåi A/D, caùc thanh ghi dòch … ). Moät thanh ghi goïi laø boä ñeäm döõ lieäu noái tieáp (SBUF) ôû ñòa chæ 99H seõ giöõ caû hai döõ lieäu truyeàn vaø nhaän. Khi truyeàn döõ lieäu thì ghi leân SBUF, khi nhaän döõ lieäu thì ñoïc SBUF. Caùc mode vaän haønh khaùc nhau ñöôïc laäp trình qua thanh ghi ñieàu khieån port noái tieáp (SCON) (ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit) ôû ñòa chæ 98H. h/ Caùc thanh ghi ngaét: mC 8952 coù caáu truùc 5 nguoàn ngaét (2 möùc öu tieân). Caùc ngaét bò caám sau khi reset heä thoáng vaø seõ ñöôïc cho pheùp baèng vieäc ghi thanh ghi cho pheùp ngaét (IE) ôû ñòa chæ A8H. Caû hai thanh ghi ñöôïc ñòa chæ hoùa töøng bit. i/ Thanh ghi ñieàu khieån coâng suaát: Thanh ghi ñieàu khieån coâng suaát (PCON) ôû ñòa chæ 87H chöùa nhieàu bit ñieàu khieån. Chuùng ñöôïc toùm taét trong baûng sau: Bit Kí hieäu YÙ nghóa 7 SMOD Bit gaáp ñoâi toác ñoä baud, neáu ñöôïc set thì toác ñoä baud seõ taêng gaáp ñoâi trong caùc mode1, 2 vaø 3 cuûa port noái tieáp. 6 _ Khoâng ñònh nghóa 5 _ Khoâng ñònh nghóa 4 _ Khoâng ñònh nghóa 3 GF1 Bit côø ña duïng 1 2 GF0 Bit côø ña duïng 0 1 PD Giaûm coâng suaát, ñöôïc set ñeå kích hoaït mode giaûm coâng suaát, chæ thoaùt khi reset. 0 IDL Mode chôø, set ñeå kích hoaït mode chôø, chæ thoaùt khi coù ngaét hoaëc reset heä thoáng. II.6 Boä nhôù ngoaøi: mC 8952 coù khaû naêng môû roäng boä nhôù leân ñeán 64K boä nhôù chöông trình vaø 64K boä nhôù döõ lieäu ngoaøi. Do ñoù, coù theå duøng theâm ROM vaø RAM beân ngoaøi neáu caàn. Khi duøng boä nhôù ngoaøi, Port 0 khoâng coøn laø moät port I/O thuaàn tuùy nöõa. Noù ñöôïc hôïp keânh giöõa bus ñòa chæ (A0 – A7) vaø bus döõ lieäu (D0 – D7) vôùi tín hieäu ALE ñeå choát byte thaáp cuûa ñòa chæ khi baét ñaàu moãi chu kì boä nhôù. Port 2 thoâng thöôøng ñöôïc duøng cho byte cao cuûa bus ñòa chæ. Trong nöûa ñaàu cuûa moãi chu kì boä nhôù, byte thaáp cuûa ñòa chæ ñöôïc caáp trong Port 0 vaø ñöôïc choát baèng xung ALE. Moät IC choát 74HC373 (hoaëc töông ñöông) seõ giöõ byte ñòa chæ thaáp trong phaàn coøn laïi cuûa chu kì boä nhôù. Trong nöûa sau cuûa chu kì boä nhôù Port 0 ñöôïc duøng nhö bus döõ lieäu vaø ñöôïc ñoïc hoaëc ghi tuøy theo leänh. a/ Truy xuaát boä nhôù chöông trình ngoaøi: Boä nhôù chöông trình ngoaøi laø moät IC ROM ñöôïc cho pheùp bôûi tín hieäu PSEN\. Hình sau moâ taû caùch noái moät EPROM vaøo 8952: Giao tieáp giöõa 8952 vaø EPROM. Moät chu kì maùy cuûa 8952 coù 12 chu kì xung nhòp. Neáu boä dao ñoäng treân chip ñöôïc laùi bôûi moät thaïch anh 12 Mhz thì moät chu kì maùy keùo daøi 1 ms. Trong moät chu kì maùy, seõ coù hai xung ALE vaø hai byte ñöôïc ñoïc töø boä nhôù chöông trình (neáu leänh hieän haønh laø leänh 2 bytes thì byte thöù hai seõ ñöôïc loaïi boû). Giaûn ñoà thôøi gian cuûa moät laàn laáy leänh ñöôïc veõ ôû hình sau: Giaûn ñoà thôøi gian ñoïc boä nhôù chöông trình ngoaøi. b/ Truy xuaát boä nhôù döõ lieäu ngoaøi: Giao tieáp giöõa 8952 vaø RAM. Boä nhôù döõ lieäu ngoaøi laø moät boä nhôù RAM ñöôïc cho pheùp ghi/ñoïc baèng caùc tín hieäu WR\ vaø RD\ (caùc chaân P3.6 vaø P3.7 thay ñoåi chöùc naêng). Chæ coù moät caùch truy xuaát boä nhôù döõ lieäu ngoaøi laø vôùi leänh MOVX duøng con troû döõ lieäu (DPTR) 16 bits hoaëc R0 vaø R1 xem nhö thanh ghi ñòa chæ. Keát noái bus ñòa chæ vaø bus döõ lieäu giöõa RAM vaø 8952 cuõng gioáng nhö EPROM vaø do ñoù cuõng coù theå leân ñeán 64 Kbytes boä nhôù RAM. Ngoaøi ra, chaân RD\ cuûa 8952 ñöôïc noái tôùi chaân cho pheùp xuaát (OE\) cuûa RAM vaø chaân WR\ ñöôïc noái tôùi chaân ghi (WR\) cuûa RAM. Giaûn ñoà thôøi gian cho leänh ñoïc döõ lieäu ngoaøi ñöôïc veõ treân hình sau ñoái vôùi leänh MOVX A, @DPTR: Giaûn ñoà thôøi gian cuûa leänh MOVX. Giaûn ñoà thôøi gian cho leänh ghi (MOVX @DPTR, A) cuõng töông töï chæ khaùc ñöôøng WR\ seõ thay vaøo ñöôøng RD\ vaø döõ lieäu ñöôïc xuaát ra treân chaân Port 0 (RD\ vaãn giöõ möùc cao). c/ Giaûi maõ ñòa chæ: Neáu coù nhieàu EPROM vaø/hoaëc nhieàu RAM ñöôïc giao tieáp vôùi 8952, thì caàn phaûi giaûi maõ ñòa chæ. Maïch giaûi maõ cuõng töông töï nhö caùc heä vi xöû lí khaùc. Ví duï, neáu duøng nhieàu EPROM vaø RAM 8Kbytes thì bus ñòa chæ caàn phaûi ñöôïc giaûi maõ ñeå xaùc ñònh IC nhôù naøo ñöôïc choïïn. Ngöôøi ta thöôøng duøng IC giaûi maõ 74HC138 vôùi caùc ngoõ ra ñöôïc noái tôùi caùc ngoõ vaøo choïn chip (CS) treân caùc IC nhôù. Hình sau veõ moät heä thoáng vôùi nhieàu EPROM 8K 2764 vaø RAM 8K 6264: Giaûi maõ ñòa chæ. d/ Xeáp choàng boä nhôù chöông trình vaø döõ lieäu beân ngoaøi: Vì boä nhôù chöông trình laø ROM, neân naûy sinh moät vaán ñeà baát tieän khi phaùt trieån phaàn meàm cho 8051/8031. Ñoái vôùi 8952 ñaõ caûi tieán baèng caùch thay theá baèng EEPROM, hoaëc duøng moät caùch ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm treân laø xeáp choàng caùc vuøng nhôù chöông trình vaø döõ lieäu. Moät IC RAM coù theå chöùa caû chöông trình vaø döõ lieäu baèng caùch noái ñöôøng OE\ cuûa RAM vaøo moät maïch logic AND cuûa PSEN\ vaø RD\. Maïch treân hình sau cho pheùp moät IC RAM ñöôïc duøng laøm boä nhôù chöông trình vaø döõ lieäu: Vaäy