Đồ án Tổng quan thiết kế hệ điều khiển CL

Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Thiết kế hệ điều khiển CL LỜI MỞ ĐẦU Điều khiển là một lĩnh vực quan trọng trong đời sống xã hội. Bất kì ở vị trí nào, bất cứ làm một cơng việc gì mỗi chúng ta đều tiếp cận với điều khiển. Nĩ là khâu quan trọng quyết định sự thành bại trong mọi hoạt động của chúng ta. Ngày nay, mặc dù dịng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi nhưng động cơ điện một chiều vẫn tồn tại. Trong cơng nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng. Vì động cơ điện một chiều cĩ đặc tính làm việc rất tốt trên các mặt điều chỉnh tốc độ (phạm vi điều chỉnh rộng, thậm chí từ tốc độ bằng 0). Nhưng độ tin cậy khi sử dụng động cơ một chiều lại thấp hơn so với động cơ khơng đồng bộ do cĩ hệ thống tiếp xúc chổi than. Hệ thống điều khiển chỉnh lưu - động cơ một chiều cũng là một ứng dụng của kỹ thuật điều khiển. Chỉnh lưu cĩ điều khiển dùng Tiristo để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ. Chỉnh lưu cũng cĩ thể dùng làm nguồn điện chỉnh điện áp kích từ cho động cơ. Hệ thống này thường được dùng cho các động cơ điện được cấp điện từ lưới xoay chiều. Đồ án thiết kế hệ điều khiển CL - Đ một chiều gồm 6 chương: Chương1: Khái quát về điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều Chương 2: Khái quát về nguồn chỉnh lưu. Chương 3: Thiết kế nguồn chỉnh lưu động lực. Chương 4: Tính tốn đặc tính điều khiển của động cơ. Chương 5: Thiết kế mạch điều khiển. Chương 6: Hệ thống điều khiển với phản hồi. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Nội dung đồ án chắc chắn cịn rất nhiều vấn đề cần bổ xung hồn thiện, em rất mong ý kiến đánh giá và nhận xét của các thầy cơ cùng các bạn sinh viên. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT CHƯƠNG I KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. 1.1 Đại cương về động cơ điện một chiều 1. Cấu tạo động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều chia thành 2 phần chính: a. Phần tĩnh ( stato) Gồm các bộ phận chính sau: - Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ. + Lõi sắt cực từ làm bằng thép kĩ thuật điện dày ( 0,5 –1)mm ép lại và tán chặt. + Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện. Trong các máy cơng suất nhỏ, cực từ chính là một nam châm vĩnh cửu. Trong các máy cơng suất trung bình và lớn, cực từ chính là nam châm điện. - Cực từ phụ: đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện điều kiện làm việc của máy điện và đổi chiều + Lõi thép cực từ phụ cĩ thể là một khối hoặc cĩ thể được ghép bởi các lá thép tùy theo chế độ làm việc. + Xung quanh cực từ phụ được đặt dây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ được nối với dây quấn phần ứng. - Gơng từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy. b. Phần quay ( rơto) Bao gồm các bộ phận chính sau: - Lõi thép phần ứng: dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dịng điện xốy gây lên. Trong máy điện nhỏ, lõi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt cĩ đặt giá rơto. - Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và cĩ dịng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng cĩ bọc cách điện. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Trong máy điện cơng suất nhỏ, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện trịn. Trong máy điện cơng suất vừa và lớn, dây quấn phần ứng dùng dây tiết diện hình chữ nhật. - Cổ gĩp: dùng để đổi chiều dịng điện xoay chiều thành một chiều. - Cơ cấu chổi than: dùng để đưa dịng điện từ phần quay ra ngồi. 2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn phần ứng cĩ dịng điện Iư. Các thanh dẫn cĩ dịng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt tác dụng làm cho rơto quay. Khi phần ứng quay được nửa vịng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau, do cĩ phiến gĩp đổi chiều dịng điện, giữ cho chiều lực tác dụng khơng đổi, đảm bảo động cơ cĩ chiều quay khơng đổi. Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động Eư.. Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dịng điện Iư nên sức điện đơng Eư cịn được gọi là sức phản diện Phương trình điện áp là: 3. Phân loại động cơ điện một chiều Cũng như máy phát, động cơ điện được phân loại theo cách kích thích từ thành các động cơ điện sau: a. Động cơ điện kích từ độc lập Động cơ điện một chiều kích từ độc lập cĩ cuộn kích từ được cấp điện từ một nguồn điện ngồi độc lập với nguồn điện cấp cho mạch phần ứng. b. Động cơ kích từ nối tiếp Động cơ kích từ nối tiếp cĩ cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. c. Động cơ kích từ hỗn hợp Động cơ kích từ hỗn hợp gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đĩ dây quấn kích từ song song là chủ yếu. −−− .IREU += Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 2.1 Khái quát về điều khiển động cơ một chiều 1. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều Tùy theo cách kích thích từ, động cơ điện một chiều cĩ những tính năng khác nhau biểu diễn bằng các đường đặc tính làm việc, đặc tính cơ khác nhau. Trong các đặc tính đĩ, quan trọng nhất là đặc tính cơ. Đặc tính cơ dùng để xác định điểm làm việc xác lập hoặc là khảo sát điểm làm việc ổn định trong hệ thống truyền động điện. Đặc tính cơ của động cơ điện là mặt phẳng tọa độ giữa ω với momen ω = f(M). Trong đồ án thiết kế này ta chỉ quan tâm tới loại động cơ một chiều kích từ độc lập a. Phương trình đặc tính cơ Khi động cơ làm việc, rơto mang cuộn ứng quay trong từ trường của cuộn cảm nên trong cuộn ứng lại xuất hiện một sức phản điện động cĩ chiều ngược với điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Phương trình điện áp ở mạch phần ứng động cơ: U = E + Iư ( Rư + Rf) Trong đĩ: + Uư : điện áp phần ứng ( V ) + E: sức điện động phần ứng ( V ) + Rư : điện trở của mạch phần ứng (Ω) + Rf : điện trở phụ của mạch phần ứng + Iư : dịng điện mạch phần ứng. Sức điện động Eư của phần ứng động cơ là tỷ lệ với tốc độ quay của rơto : E = k.Φ.ω Trong đĩ: + k = a pN π2 hệ số cấu tạo của động cơ + Φ: từ thơng qua một cực từ (Wb) + ω: tốc độ gĩc của rơto, 55,9 n=ω ( rad/s) + p: số đơi cực từ chính + N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng + a: số đơi mạch nhánh song song I- Rf KT RKT IKT -+ + - Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + n: tốc độ quay (vịng/phút) Mặt khác, mơmen điện từ của động cơ: Mđt = k.Φ.Iư Φ=→ k M I dt− Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì Mcơ = Mđt = M Từ các phương trình trên ta cĩ: đặc tính cơ của động cơ điện một chiều Khi tồn bộ các thơng số điện của động cơ là định mức và khơng mắc thêm điện trở phụ vào mạch điện trở thì phương trình đặc tính cơ là: Đặc tính cơ của phương trình này gọi là đặc tính cơ tự nhiên. Tốc độ ωo = Uư/k.Φ là tốc độ khơng tải lý tưởng. Khi phụ tải tăng dần từ Mc = 0 đến Mc = Mđm thì tốc độ động cơ giảm dần từ ωo xuống ωđm nên phương trình đặc tính cơ cĩ dạng: Với: Δω = ( )2−Φk R _độ sụt tốc trên đặc tính cơ. b. Đặc tính cơ Giả thiết phần ứng được bù đủ, từ thơng Φ = const thì phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập tuyến tính cĩ dạng hàm bậc nhất y = ax + b nên đường biểu diễn trên hệ tọa độ M0ω là một đường thẳng cắt trục 0ω tại ωo với độ dốc âm. 2. Điều khiển tốc độ động cơ một chiều a. Chỉ tiêu điều khiển tốc độ Điều khiển tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu cơng nghệ của các máy sản xuất. Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu sau: ( ) Mk RR k U f 2 −− .. Φ +−Φ=ω ( ) Mk R k U 2 −− .. Φ−Φ=ω ωωω Δ−= o M Mđ m ω ωđ m ωo Δω ĐTT N 0 Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT - Sai số tốc độ Sai số tĩnh tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt và được đánh giá thơng qua: Mong muốn: sai số ωđ = ω s% càng nhỏ càng tốt. - Tính liên tục ( độ trơn của dải điều chỉnh) ωi + 1 ≈ ωi: hệ thống điều khiển liên tục ωi + 1 ≠ ωi : hệ thống điều khiển nhảy cấp Mong muốn γ → 1: hệ truyền động cĩ thể làm việc ổn định ở mọi giá trong suốt dải điều chỉnh. - Dải điều khiển tốc độ Dải điều khiển tốc độ ( D) là tỉ số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với mơmen tải đã cho: Mong muốn D càng lớn càng tốt - Ngồi ra cịn các chỉ tiêu khác như: chỉ tiêu kinh tế, kích thước… b. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ một chiều Về việc điều chỉnh tốc độ, động cơ một chiều cĩ nhiều ưu điểm so với các loại động cơ khác: điều chỉnh dễ dàng, chất lượng điều chỉnh cao trong một dải rộng…. Xét phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều: Ta thấy rằng việc điều chỉnh động cơ điện một chiều cĩ thể thực hiện được bằng cách thay đổi các đại lượng: Rư , Φ, Uư Thực tế cĩ 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều: 100 ω ωω ×−= d ds% i i ω ωγ 1+= min max ω ω=D ( ) Mk R k U 2 −− .. Φ−Φ=ω Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Rf = 0 Rf1 Rf2 ω0 ω M 0 M2 M1 Mc ∗ Phương pháp 1: Thay đổi điện trở phần ứng Đây là phương pháp kinh điển dùng để điều khiển tốc độ động cơ trong nhiều năm. - Nguyên lý điều khiển Trong phương pháp này người ta giữ U = Uđm; Φ = Φđm và nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng. Độ cứng của đường đặc tính cơ: Ta thấy khi điện trở càng lớn thì β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đĩ càng mềm hơn. Ứng với Rf = 0 ta cĩ độ cứng tự nhiên βTN cĩ giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên cĩ độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ cĩ điện trở phụ. Như vậy, khi ta thay đổi Rf ta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên. - Đặc điểm của phương pháp + Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn. + Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức ( chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm). + Chỉ áp dụng cho động cơ điện cĩ cơng suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cần trục. - Đánh giá các chỉ tiêu + Tính liên tục: phương pháp này khơng thể điều khiển liên tục được mà phải điều khiển nhảy cấp. + Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mơmen tải. Tải càng nhỏ thì dải điều chỉnh D = ωmax / ωmin càng nhỏ. Phương pháp này cĩ thể điều chỉnh trong dải D = 3 : 1 ( ) f dm RR kM + Φ−=Δ Δ= − 2. ωβ Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng khơng kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn. + Chất lượng khơng cao dù điều khiển rất đơn giản. ∗ Phương pháp 2: Thay đổi từ thơng Φ - Nguyên lý điều khiển Giả thiết U= Uđm; Rư = const . Muốn thay đổi từ thơng động cơ ta thay đổi dịng điện kích từ. Thay đổi dịng điện trong mạch kích từ bằng cách nối nối tiếp biến trở vào mạch kích từ hay thay đổi điện áp cấp cho mạch kích từ. Bình thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tối đa (Φ = Φmax) mà phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nên chỉ cĩ thể điều chỉnh theo hướng giảm từ thơng Φ tức là điều chỉnh tốc độ trong vùng trên tốc độ định mức. → Khi giảm Φ thì tốc độ khơng tải lý tưởng Φ= k U dm oω tăng, cịn độ cứng đặc tính cơ ( ) uR k 2Φ−=β giảm, ta thu được họ đặc tính cơ nằm trên đặc tính cơ tự nhiên. Khi tăng tốc độ động cơ bằng cách giảm từ thơng thì dịng điện tăng và tăng vượt quá mức giá trị cho phép nếu mơmen khơng đổi. Vì vậy muốn giữ cho dịng điện khơng vượt quá giá trị cho phép đồng thời với việc giảm từ thơng thì ta phải giảm Mt theo cùng tỉ lệ. - Đặc điểm của phương pháp + Phương pháp này cĩ thể thay đổi tốc độ về phía tăng. + Phương pháp này chỉ điều khiển ở vùng tải khơng quá lớn so với định mức. + Việc thay đổi từ thơng khơng làm thay đổi dịng điện ngắn mạch. + Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thơng là phương pháp điều khiển với cơng suất khơng đổi. M Φđ m Φ2 Φ1 ωo ωo1 ωo2 ω 0 Mc1 Mc2 Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT - Đánh giá các chỉ tiêu điều khiển + Sai số tốc độ lớn: đặc tính điều khiển nằm trên và dốc hơn đặc tính tự nhiên. + Dải điều khiển phụ thuộc vào phần cơ của máy. Cĩ thể điều khiển trơn trong dải điều chỉnh D = 3 :1 + Tính liên tục: vì cơng suất của cuộn dây kích từ bé, dịng điện kích từ nhỏ nên ta cĩ thể điều khiển liên tục với Φ ≈ 1 + Phương pháp này được áp dụng tương đối phổ biến, cĩ thể thay đổi liên tục và kinh tế ( vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dịng kích từ = (1 – 10)%Iđm của phần ứng nên tổn hao điều chỉnh thấp). → Đây là phương pháp gần như là duy nhất đối với động cơ điện một chiều khi cần điều chỉnh tốc độ lớn hơn tốc độ điều khiển. ∗ Phương pháp 3: Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp. - Nguyên lý làm việc Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần cĩ thiết bị nguồn (máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển…) Ở phương pháp này: U = var; Φđm = const; Rf = 0 Khi thay đổi phần ứng ( thay đổi theo chiều giảm điện áp), vì từ thơng của động cơ được giữ khơng đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng khơng đổi, cịn tốc độ khơng tải lí tưởng ωo = U /k.Φ thay đổi tùy thuộc vào giá trị điện áp phần ứng. Do đĩ ta thu được họ đặc tính mới song song và thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên tức là vùng điều khiển tốc độ nằm dưới tốc độ định mức. - Đặc điểm của phương pháp + Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng thấp. + Điều chỉnh trơn trong tồn bộ dải điều chỉnh. + Độ cứng đặc tính cơ cao và được giữ khơng đổi trong tồn dải điều chỉnh. ĐTT N ω0 ω02 ω01 ω M U1 U2 0 Mc Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Chỉ thay đổi tốc độ về phía giảm + Rất dễ tự động hĩa khi dùng chỉnh lưu cĩ điều khiển. + Phương pháp này điều khiển với mơmen khơng đổi vì Φ và Iư đều khơng đổi. - Đánh giá chi tiêu điều khiển + Sai số tốc độ lớn ( sai số tốc độ bằng sai số tốc độ của đặc tính cơ tự nhiên) + Tính liên tục: điện áp của động cơ được điều khiển bằng bộ biến đổi. Các bộ biến đổi hiện nay đều cĩ cơng suất bé nên cĩ thể điều chỉnh liên tục. + Dải điều chỉnh cĩ thể đạt được D = 10:1 → Đây là phương pháp duy nhất cĩ thể điều chỉnh liên tục tốc độ động cơ trong vùng tốc độ thấp hơn tốc độ định mức đối với động cơ một chiều. ⇒ Qua việc xét ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ta thấy phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng là triệt để và cĩ nhiều ưu điểm hơn cả nên ta chọn phương pháp này để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều. ª Các bộ biến đổi để điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ ∗ Hệ thống F - Đ ( máy phát - động cơ) Hệ thống F - Đ là một trong các phương án điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng. - Nguyên lý điều khiển Theo sơ đồ thì động cơ Đ1 biến đổi điện năng xoay chiều của lưới thành cơ năng trên trục của nĩ rồi truyền sang trục của máy phát F, máy phát F biến đổi cơ năng đĩ thành điện năng một chiều để cung cấp cho động cơ Đ, động cơ một chiều chuyển thành cơ năng trên trục làm quay máy sản xuất. F Đ MF ĐC MSX Đ ∼ Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Để điều khiển tốc độ động cơ cần điều khiển điện áp đặt trên hai đầu động cơ, thơng qua sức điện động của máy phát: E = kMF.Φ.ωMF. Khi máy phát F được quay với tốc độ ωMF cố định, sức điện động của máy phát EMF phụ thuộc vào dịng kích từ IkMF theo luật đường cong từ hĩa: EMF = kMF.ωMF. α.IkMF Xét phương trình đặc tính cơ: ( ) Mk RR I k k DD DMF kMF DD MFMF . 2 −− Φ +−Φ= αωω Ta thấy khi điều chỉnh dịng điện kích từ của máy phát ta điều chỉnh được tốc độ khơng tải của hệ thống: kMF DD MFMF o Ik k .Φ= αωω cịn độ cứng đặc tính cơ: ( ) FD DD DF RR k −− 2 + Φ=−β thì giữ nguyên. Do đĩ các đường đặc tính cơ là một họ đường thẳng song song. Trong mạch lực của hệ F - Đ khơng cĩ phần tử phi tuyến nào nên hệ cĩ những đặc tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các trạng thái làm việc. Hệ F - Đ cĩ các đặc tính cơ điền đầy cả 4 gĩc phần tư của mặt phẳng tọa độ. - Đặc điểm của hệ F - Đ + Ưu điểm Sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn. Phạm vi điều chỉnh tăng (cỡ 30:1; chỉ khi dùng trong mạch kín). Điều chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh. Việc điều chỉnh tiến hành trên các mạch kích từ nên tổn hao nhỏ. Hệ điều chỉnh đơn giản. + Nhược điểm Dùng nhiều máy điện quay trong đĩ ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, cơng suất lắp đặt máy ít nhất gấp 3 lần cơng suất tải yêu cầu. Vốn đầu tư cao, cồng kềnh tốn diện tích ω IkMFđ m IkMF 2 IkMF 1 IkMF = 0 Đ C TS Đ N Đ C TS I 0 ωo Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Hiệu suất của hệ thấp ( khơng quá 75%) Điều chỉnh sâu bị hạn chế Hiện nay người ta cĩ khuynh hướng thay thế hệ F - Đ bằng hệ thống CL - Đ ∗ Hệ thống CL - Đ một chiều Hệ thống CL - Đ một chiều dùng bộ biến đổi là một loại nguồn điều áp một chiều. Khi nối nĩ vào mạch phần ứng với động cơ điện một chiều kích từ độc lập ta sẽ được hệ thống CL - Đ. Khác với máy phát điện một chiều, bộ biến đổi trực tiếp biến dịng xoay chiều thành dịng một chiều khơng qua một khâu trung gian cơ học nào. Hiện nay các Tiristo được dùng phổ biến để tạo ra các bộ chỉnh lưu cĩ điều khiển bởi các tính chất ưu việt của chúng: gọn nhẹ, tổn hao ít, tác động nhanh… - Nguyên lý điều khiển Động cơ điện một chiều nhận năng lượng từ lưới xoay chiều thơng qua bộ chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu biến đổi điện lưới xoay chiều thành điện một chiều cấp điện cho phần ứng của động cơ điện một chiều. Khi điều khiển gĩc mở của các Tiristo ( tức là Tirito chỉ được mở khi điện áp anod dương hơn catod) ta điều khiển được điện áp phần ứng tức là điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều. - Các chế độ làm việc Chế độ dịng điện liên tục Khi mơmen tải tăng Mt ↑ thì dịng điện Iđc ↑ dẫn đến năng lượng điện từ tăng. Khi điện áp nguồn nhỏ hơn sức điện động thì năng lượng của cuộn dây lớn làm cho năng lượng xả ra đủ sức để duy trì dịng điện đến thời điểm mở van kế tiếp. Khi ở chế độ dịng điện liên tục, điện áp chỉnh lưu UCL = Udo.cosα . Chế độ dịng điện gián đoạn Do mạch của động cơ cĩ điện cảm và điện cảm ấy cĩ tích lũy và xả năng lượng. Nếu dịng điện nhỏ, lượng tích lũy năng lượng của cuộn dây nhỏ nên xả năng lượng nhỏ. Vì vậy khi điện áp của lưới nhỏ hơn T ∼ Ư Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT sức điện động của động cơ, năng lượng của cuộn dây xả ra để đảm bảo anod dương hơn catod khơng đủ duy trì tính chất liên tục của dịng điện. Lúc này, dịng điện qua van trở về 0 trước khi van kế tiếp bắt đầu dẫn. Chế độ biên liên tục Khi chuyển từ trạng thái dịng liên tục sang trạng thái dịng gián đoạn, hệ sẽ phải qua một trạng thái giới hạn, đĩ là trạng thái biên liên tục. + Đặc tính cơ của hệ thống Chế độ dịng điện liên tục Phương trình đặc tính cơ: Thay đổi gĩc điều khiển α = ( 0 - π),điện áp của chỉnh lưu biến thiên từ Udo – ( - Udo) và ta được họ đặc tính song song nằm ở nửa bên phải của hệ trục tọa độ {M, ω}. Những đặc tính đĩ khơng tồn tại ở nửa mặt bên trái là do các van khơng cho dịng điện phần ứng đổi chiều. Khi đĩ tốc độ khơng tải lí tưởng tùy thuộc vào gĩc điều khiển α Và độ cứng đặc tính cơ: ( ) CL dm RR k + Φ= ¦ 2 β là khơng đổi. → Các đường đặc tính của hệ CL - Đ mềm hơn các đặc tính cơ của hệ F - Đ Chế độ dịng điện gián đoạn Phương trình đặc tính cơ: ( ) ( ) ( )( )γλ γλλγαγαγω g gU k oom dm cotexp1 cotexpsinsin.cos1 2 − +−− Φ= Khi làm việc ở chế độ dịng điện gián đoạn, đường đặc tính cơ khơng là đường thẳng, là đường cong cĩ độ cứng thấp hơn. Biên giới vùng dịng điện gián đoạn là đường phân cách giữa vùng dịng điện liên tục và vùng dịng điện gián đoạn chính là tập hợp các đường trạng thái biên {Mblt; ωblt} khi thay M kk RR k U M kk RR k U e CL e do e CL e CL . ... cos. . .. 2 − 2 − Φ +−Φ=Φ +−Φ= μμ αω dme do o k U Φ= . cos. αω 0 Biên liên tục ω ωo 1ωo 2 Ibl t ωbl t I α = 0 α = π/2 Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT đổi gĩc α = ( 0 - π ) gần đúng là đường elip cĩ các trục chính là các trục tọa độ - đường cong nét đứt trên hình vẽ. - Đặc điểm của hệ CL - Đ + Ưu điểm: Độ tác động nhanh cao, tổn thất ít, giảm tiếng ồn, hiệu suất lớn. Cĩ khả năng điều chỉnh trơn (γ ∼ 1) với phạm vi điều chỉnh rộng ( D ∼ 102 – 103) Cĩ thể thiết lập hệ tự động vịng kín để mở rộng dải điều chỉnh và cải thiện điều kiện làm việc của hệ. + Nhược điểm: Khả năng linh hoạt khi chuyển đổi trạng thái làm việc khơng cao, khả năng quá tải về dịng và áp của các van kém. Sức điện động của bộ biến đổi cĩ biên độ đập mạch lớn gây tổn hao phụ trong động cơ và làm xấu điều kiện chuyển mạch trên cổ gĩp của động cơ làm xấu điện áp nguồn. Khi điều chỉnh sâu hệ số cơng suất cosγ thấp nhất. ∗ Hệ thống băm áp động cơ Bộ băm áp một chiều dùng để biến đổi trị số điện áp, dịng điện một chiều dựa trên nguyên lý đĩng ngắt cĩ chu kì nguồn điện một chiều. - Nguyên lý điều khiển Khi khĩa K đĩng dịng điện tăng làm tăng tốc độ động cơ và tích lũy năng lượng điện từ cho điện cảm trong mạch. Trong thời gian khĩa cắt, năng lượng điện từ đã tích lũy sẽ phĩng qua Vo để duy trì dịng điện phần ứng. - Các chế độ làm việc Chế độ dịng điện liên tục Khi dịng và điện cảm trong mạch đủ lớn thì nănsg lượng điện từ đủ duy trì dịng điện cho đến khi bắt đầu chu kì mới. Khi đĩ dịng phần ứng cĩ dạng liên tục. Điện áp một chiều được điều chỉnh bằng bộ băm áp cung cấp cho phần ứng của động cơ. Điện áp mơt chiều được băm với điện áp trung bình: 11 .UUT UTB γθ == Vo Ư K+ - Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Ta điều chỉnh thơng qua chu kì T. Chu kì càng nhỏ ( tần số càng lớn f = 1 /T) thì vùng gián đoạn càng nhỏ, chất lượng điều khiển càng cao. → Điều khiển băm áp cĩ chất lượng tốt hơn điều khiển chỉnh lưu khi tần số f cao. Chế độ dịng điện gián đoạn Nếu dịng điện và điện cảm cĩ giá trị nhỏ thì đường cong cĩ dạng gián đoạn. Nếu dịng điện và điện cảm cĩ giá trị giới hạn nào đĩ thì dịng điện cĩ thể giảm đến 0 đúng vào thời điểm đầu của chu kì tiếp theo. Khi đĩ ta cĩ dịng biên liên tục. - Đặc tính cơ của hệ thống Với dịng điện liên tục: Phương trình đặc tính cơ Để điều khiển tốc độ ta điều khiển hệ số γ tức là điều khiển độ rộng xung điện áp θ trong chu kì điện áp. Trong vùng liên tục, đặc tính cơ là tập hợp các đường thẳng song song với tốc độ khơng tải lý tưởng dm o k U Φ= γω và độ cứng đặc tính cơ: ( ) baRR k + Φ= ¦ 2 β Với dịng điện gián đoạn Đặc tính cơ là các đường cong. Cũng như trong hệ CL - Đ, ở chế độ này do mơmen điện từ gián đoạn mà đặc tính cơ trở nên rất mềm. Biên giới liên tục là đường cĩ dạng nửa hình elip nằm ở gĩc phần tư thứ nhất và cĩ dạng nét đứt trên hình vẽ. - Đặc điểm: + Ưu điểm Vốn đầu tư nhỏ, hệ đơn giản, chắc chắn. Độ cứng đặc tính cơ cao, xấp xỉ đặc tính cơ tự nhiên. + Nhược điểm Điện áp dạng xung gây ra tổn thất phụ lớn trong động cơ Hệ thống cĩ thể làm việc ở trạng thái dịng gián đoạn với những đặc tính kém ổn định và tổn thất năng lượng nhiều. M kk RR k U M kk RR k U e ba ee ba e ba . .. . . .. 2 ¦1 2 ¦ Φ +−Φ=Φ +−Φ= μμ γω ω γ = 0 γ = 1 I, M ωo Iblt ωblt 0 Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT CHƯƠNG II KHÁI QUÁT VỀ NGUỒN CHỈNH LƯU Bộ chỉnh lưu là bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều. Bộ biến đổi này cĩ thể là chỉnh lưu khơng điều khiển và chỉnh lưu cĩ điều khiển. Các bộ chỉnh lưu cĩ điều khiển cĩ thể trao đổi năng lượng theo 2 phía: khi năng lượng truyền từ lưới xoay chiều sang tải bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu, khi năng lượng truyền theo chiều ngược lại từ tải một chiều về lưới xoay chiều thì bộ nguồn làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới. Dưới đây ta xét một số sơ đồ chỉnh lưu thường gặp: 1. Chỉnh lưu cả chu kì với biến áp trung tính a. Sơ đồ động lực Theo hình dạng sơ đồ thì biến áp phải cĩ hai cuộn dây thứ cấp với thơng số giống hệt nhau, mỗi cuộn làm việc ở nửa chu kì. b. Đường cong c. Nguyên lý + Để điều khiển được điện áp và dịng điện tải ta điều khiển gĩc mở α của Tiristo hay thời điểm mở. Tiristo muốn mở được phải cĩ 2 điều kiện: điện áp anod dương hơn so với catod và cĩ dịng điện điều khiển. + Khi Tiristo T1 được mở sẽ cĩ dịng điện chạy qua tải và duy trì T1 ở trạng thái dẫn tới lúc dịng điện bằng khơng, lúc đĩ điện áp đổi dấu và kích mở T2 ngay lập tức, T2 chuyển sang dẫn. 0 α1 α2 α3 Ud Id t Tải điện cảm lớn T2 U1 RU2 U2 T1 L Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Đối với tải thuần trở thì dịng điện gián đoạn cịn khi tải cĩ điện cảm thì dịng điện gián đoạn hay liên tục là do năng lượng điện từ tích lũy trong cuộn dây lớn hay bé Wđt = L.i2/2 phụ thuộc vào L, i do α quyết định ( Nếu α càng lớn thì i2 càng lớn , vùng gián đoạn nhỏ đi). Khi tải điện cảm lớn tới mức dịng điện của van đang dẫn bằng 0 đã mở van kế tiếp thì đường cong điện áp, dịng điện là liên tục. d. Nhận xét + Trong sơ đồ này, điện áp tải đập mạch trong cả hai nửa chu kì với tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp xoay chiều. + Việc điều khiển các van bán dẫn ở đây tương đối đơn giản. + Việc chế tạo biến áp phức tạp hiệu suất sử dụng biến áp xấu hơn. + Điện áp ngược của các van bán dẫn phải chịu cĩ trị số lớn nhất trong các sơ đồ chỉnh lưu: 222 UU nv = + Trong chỉnh lưu một pha nếu tải cĩ dịng điện lớn và điện áp thấp thì sơ đồ một pha chỉnh lưu cả chu kì với biến áp cĩ trung tính cĩ ưu điểm hơn cả. 2. Chỉnh lưu cầu một pha a. Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển cĩ đối xứng - Nguyên lý hoạt động: Trong 1/2 chu kì điện áp anod của Tiristo T1 dương (khi đĩ catod T2 âm), nếu cấp xung điều khiển dồng thuận với điều kiện phải cả hai xung cùng một lúc thì T1, T2 sẽ dẫn. Đến 1/2 chu kì sau điện áp đổi dấu, anod của T3 dương, catod của T4 âm, nếu cĩ xung điều khiển đồng thời cho cả 2 van thì các van sẽ được mở thơng. 0 α1 α2 α3 Ud Id t Tải điện cảm lớn T4 T1 U2 T3 L T2 R Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT - Nhận xét Chỉnh lưu cầu một pha cĩ chất lượng điện áp ra hồn tồn giống như chỉnh lưu cả chu kì với biến áp trung tính nhưng điện áp ngược phải chịu nhỏ hơn: Sơ đồ này được dùng với loại tải làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới. b. Chỉnh lưu cầu một pha điều khiển khơng đối xứng Chỉnh lưu này được thực hiện bằng hai phương pháp khác nhau: Đường cong: Hình dạng đường cong điện áp của hai sơ đồ giống nhau và khơng cĩ phần âm điện áp + Sơ đồ cùng cực tính Các van bán dẫn được dẫn thơng trong một nửa chu kì: các diod dẫn từ đầu đến cuối bán kì điện áp âm catod cịn các Tiristo được dẫn thơng tại thời điểm cĩ xung mở và bị khĩa bởi việc mở Tiristo ở một nửa chu kì kế tiếp. Với sơ đồ cùng cực tính thì điện áp tải là gián đoạn dù điện cảm bằng hoặc khác khơng. Khi Ld ≠ 0 thí ở sơ đồ này Tiristo và Diod cịn đĩng vai trị xả năng lượng của cuộn dây thơng qua nguồn. Vì vậy cho nên khơng cĩ phần âm điện áp và khơng cĩ trả năng lượng về lưới mặc dù điện áp vơ cùng lớn. 22UU nv = U R T1 T2 L D2 D1 D1 D2 T2 T1 R L Sơ đồ cùng cực tính Sơ đồ khơng cùng cực tính 0 Ud t2πα2 α3α1 π 3π Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Dịng điện chạy qua Tiristo và Diod là bằng nhau nên lựa chọn van bán dẫn và Diod bán dẫn thì cùng thơng số dịng điện. + Sơ đồ khơng cùng cực tính Khi điện áp lưới đặt vào anod và catod của các van bán dẫn thuận chiều và cĩ xung điều khiển thì việc dẫn thơng các van hồn tồn giống như sơ đồ trên. Khi điện áp đổi dấu, năng lượng của cuộn dây được xả ra qua các diod D1, D2 _ các van này đĩng vai trị của diod ngược, do đĩ mà các Tiristo sẽ tự động khĩa khi điện áp đổi dấu. Hình dạng đường cong điện áp của sơ đồ cầu một pha khơng cùng cực tính trùng với đường cong điện áp của sơ đồ cầu một pha cùng cực tính và khơng cĩ phần âm điện áp ( khơng cĩ trả năng lượng về lưới) Dịng điện của Diod và Tiristo khơng bằng nhau được thể hiện bằng khoảng dẫn của Diod và Tiristo khi tải điện cảm: ID > IT c. Nhận xét - Sơ đồ cầu điều khiển khơng đối xứng cĩ ưu điểm hơn so với sơ đồ cầu điều khiển đối xứng: Tại một thời điểm mở Tiristo chỉ cần một xung điều khiển hay chỉ cần một xung dẫn. Sơ đồ điều khiển đơn giản hơn, giá thành thiết bị giảm. - Sơ đồ cầu một pha cĩ chất lượng điện áp tương đương với chỉnh lưu cả chu kì với biến áp trung tính nhưng cĩ ưu điểm ở chỗ: điện áp ngược trên van bé hơn, biến áp dễ chế tạo, cĩ hiệu suất cao hơn, dù vậy giá thành cao hơn gấp 2 lần. - Nếu tải cĩ điện áp cao, dịng điện nhỏ thì việc chọn sơ đồ cầu là hợp lý, thường dùng sơ đồ điều khiển khơng đối xứng, chỉ khi nào tải làm việc ở chế độ trả năng lượng về lưới thì mới dùng sơ đồ cầu điều khiển đối xứng. ⇒ Tĩm lại, các sơ đồ chỉnh lưu một pha cho ta điện áp với chất lượng chưa cao, biên độ đập mạch quá lớn, thành phần hài bậc cao lớn, điều này khơng đáp ứng cho nhiều loại tải. Muốn cĩ chất lượng điện áp tốt hơn chúng ta phải sử dụng các sơ đồ cĩ số pha lớn hơn. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 3. Chỉnh lưu tia 3 pha a. Sơ đồ Biến áp ba pha với thứ cấp 3 cuộn dây đấu Y cĩ trung tính. Các van bán dẫn nối cùng cực tính, cực tính cịn lại nối với 3 pha. Tải được nối từ đầu nối cực tính của van bán dẫn với dây trung tính. b. Nguyên lý Nguyên tắc mở thơng và điều khiển các van: khi anod của van nào dương hơn thì van đĩ mới được kích mở, thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau được coi là gĩc thơng tự nhiên của các van bán dẫn. Cịn các Tiristo chỉ được mở thơng với gĩc mở nhỏ nhất tại thời điểm gĩc mở tự nhiên( như vậy trong chỉnh lưu tia 3 pha, gĩc mở nhỏ nhất α = 0 sẽ dịch pha so với điện áp pha một gĩc là 30o) Chỉnh lưu tia 3 pha được phân biệt bởi hai vùng mở khác nhau: Khi α < π/6 thì việc mở van bán dẫn khơng phụ thuộc vào tải dạng gì. Trong vùng mở điện áp dương các Tiristo dẫn liên tục: cĩ sự chuyển mạch từ van này sang van kia, khơng cĩ sự hồn trả năng lượng về lưới. Các đường cong Ud, Id liên tục. Khi α > π/6 thì Tiristo sẽ được mở trong khoảng nào tùy thuộc vào tích chất của tải: nếu tải thuần trở thì đường cong điện áp và dịng điện là gián đoạn cịn nếu tải điện cảm (nhất là điện cảm lớn) thì đường cong dịng điện và điện áp là các đường cong liên tục nhờ năng lượng dự trữ trong cuộn dây đủ lớn để duy trì dịng điện khi điện áp đổi dấu. Với tải điện cảm, Tiristo được dẫn cĩ phần âm điện áp nên cĩ sự trả năng lượng về lưới. Ud Id t 0 α1 α2 α4α3 T1 B T2 C T3 A RL Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT tα2 A B C A α1 α3 α4 Tải thuần trở t A B C A Tải điện cảm lớn c. Nhận xét + So với chỉnh lưu một pha thì chỉnh lưu tia 3 pha cĩ chất lượng điện áp tốt hơn, biên độ đập mạch thấp hơn, thành phần sĩng hài bậc cao bé hơn. + Khi làm việc dịng điện chỉ chạy qua một pha với dây quấn thứ cấp nên hiệu suất sử dụng biến áp thấp do đĩ phải thiết kế biến áp cĩ cơng suất lớn hơn làm giảm hiệu suất chung của hệ thống. + Khi chế tạo biến áp động lực các cuộn dây thứ cấp phải được đấu Y với dây trung tính phải lớn hơn dây pha ( vì dây trung tính chịu dịng tải) + Mặc dù chỉnh lưu tia 3 pha cĩ ưu điểm là điều khiển các van bán dẫn tương đối đơn giản nhưng nĩ cũng cĩ nhược điểm là điện áp chỉnh lưu cĩ nhiều sĩng điều hịa bậc cao biên độ lớn. Do đĩ để nâng cao chất lượng dịng điện phần ứng ta phải thiết kế cuộn lọc với điện cảm lớn và phức tạp. + Chỉnh lưu tia 3 pha thường được chọn khi: cơng suất tải khơng quá lớn so với biến áp nguồn cấp, tải cĩ yêu cầu khơng quá cao về chất lượng điện áp một chiều. Đối với loại tải cĩ điện áp một chiều định mức là 220V thì sơ đồ tia 3 pha cĩ ưu điểm hơn cả 4. Chỉnh lưu cầu 3 pha a. Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng + Sơ đồ: Sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối xứng cĩ thể coi như hai sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha mắc ngược chiều nhau: 3 R T1 T3 T5 L T6 T4 T2 Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT A B C A α1 α2 α3 α4 α5 α6 t Uf 0 α7 Tiristo T1, T3, T5 tạo thành một chỉnh lưu tia 3 pha cho điện áp dương tạo thành nhĩm anod, cịn T2, T4, T6 là một chỉnh lưu tia 3 pha cho điện áp âm tạo thành nhĩm catod, hai chỉnh lưu này ghép lại thành cầu 3 pha. + Nguyên lý Theo hoạt động của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng, dịng điện chạy qua tải là dịng điện chạy từ pha này về pha kia, do đĩ tại mỗi thời điểm cần mở Tiristo chúng ta cần cấp 2 xung điều khiển đồng thời (1 xung ở nhĩm anod, 1 xung ở nhĩm catod). Hai xung điều khiển cĩ: một xung chính quyết định gĩc mở, 1 xung đêm để cĩ dịng điện. Với đường cong điện áp gián đoạn xung đệm chỉ cĩ tác dụng mồi.Cần chú ý rằng thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuân thủ đúng thứ tự pha. Thứ tự các xung điều khiển: Thời điểm Xung chính Xung đếm Điều khiển ở nhĩm A α1 T1 T4 α3 T3 T6 α5 T5 T2 Điều khiển ở nhĩm K α4 T2 T3 α6 T4 T5 α2 T6 T1 Khi chúng ta cấp đúng xung điều khiển, dịng điện chạy từ pha cĩ điện áp dương hơn đến pha cĩ điện áp âm hơn. Khi gĩc mở các Tiristo lớn lên tới gĩc α > 60o và thành phần điện cảm của tải nhỏ thì điện áp tải sẽ bị gián đoạn. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Nhận xét Điện áp ngược của các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu 3 pha sẽ bằng 0 khi van dẫn và bằng điện áp dây khi van khĩa. Sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối xứng cho chất lượng điện áp tốt, hiệu suất sử dụng biến áp cao, tuy nhiên phương pháp điều khiển phức tạp (cần mở đồng thời 2 van theo đúng thự tự pha) nên trong thực tế nếu khơng thật cần thiết thì tránh khơng dùng nhưng nếu là bộ nguồn chỉnh lưu động cơ điện một chiều thì bắt buộc phải dùng. b. Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển khơng đối xứng - Sơ đồ Loại chỉnh lưu này được cấu tạo từ một nhĩm điều khiển và một nhĩm khơng điều khiển. - Nguyên lý Phía điều khiển: Tiristo được dẫn thơng từ thời điểm cĩ xung mở cho đến khi mở Tiristo của pha kế tiếp. Trong trường hợp điện áp tải gián đoạn Tiristo được dẫn từ thời điểm cĩ xung mở cho đến khi điện áp dây đổi dấu. Phía khơng điều khiển: Các Diod tự động dẫn thơng khi điện áp đặt lên chúng thuận chiều. Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển khơng đối xứng cĩ dịng điện và điện áp tải liên tục khi gĩc mở của các van dẫn α < 60o, khi gĩc mở tăng lên và thành phần điện cảm của tải nhỏ, dịng điện và điện áp tải sẽ gián đoạn. A B C A α1 α2 α3 α4 α5 α6 t Uf 0 α7 D1 D2 D3 T1 T2 T3 LR Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT - Nhận xét + Ta cĩ thể coi mạch điều khiển của chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển khơng đối xứng này như điều khiển một chỉnh lưu tia 3 pha nhưng hiệu suất sử dụng biến áp cao và chất lượng điện áp khá tốt với biên độ đập mạch nhỏ. + So với chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng thì trong sơ đồ này việc kích mở các van điều khiển dễ dàng hơn nhưng biên độ đập mạch của điện áp chỉnh lưu lớn hơn, phần hài bậc 3 cĩ giá trị lớn kéo theo cuộn kháng lọc cồng kềnh. ⇒ Chỉnh lưu cầu 3 pha hiện nay là sơ đồ cĩ chất lượng điện áp tốt nhất, hiệu suất sử dụng biến áp tốt nhất nhưng sơ đồ thì phức tạp nhất. 5. Lựa chọn sơ đồ thiết kế Sau khi phân tích đánh giá ưu nhược điểm của các sơ đồ chỉnh lưu, ta thấy đối với tải là động cơ điện một chiều cĩ cơng suất nhỏ: P = 2,2kW và cĩ điện áp một chiều định mức là 220V thì sơ đồ tia cĩ ưu điểm hơn cả. Vì vậy ta chọn sơ đồ thiết kế là sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha nên cĩ sơ đồ động lực dưới đây: KT ƯT1 T2 T3 CBA Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT CHƯƠNG III TÍNH CHỌN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐỘNG LỰC Từ các số liệu ban đầu: P = 2,2kW; Uđm = 220V; Iđm = 12A; nđm = 1430 vịng/phút; η = 0,85 Tra sách “ Các đường đặc tính cơ trong truyền động điện” – Bùi Đình Tiếu ta cĩ các thơng số sau: + Loại động cơ: Π32 + Điện trở phần ứng: Rư = 1,205Ω + Số thanh dẫn tác dụng của phần ứng: N = 936 + Số nhánh song song của phần ứng: 2a = 2 + Tốc độ quay cho phép cực đại: n =3000 vịng/phút + Dịng kích từ định mức: ikt = 0,49A 3.1 Tính chọn van động lực Van được chọn dựa vào điện áp ngược và dịng điện định mức 1. Điện áp ngược của van: + Điện áp làm việc của van: Trong đĩ: Do sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha nên : Hệ số điện áp ngược: 45,26 ==nvk Hệ số điện áp tải: + Điện áp ngược mà van phải chịu: ( )VUkU lvdtUnv 33,8757,4609,1. =×== kdtU = 1,9 : hệ số dự trữ điện áp ( thường kdtU >1,6) V k UkUkU u d nvnvlv 7,4602203 2.. 2 =×=== π 17,1 2 63 == πUk Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 2. Dịng điện định mức của van + Dịng điện làm việc của van: Do sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha nên + Dịng điện định mức của van được chọn dựa vào điều kiên làm mát van. Chọn điều kiện làm mát van bằng khơng khí tức là làm mát tự nhiên nhờ cánh tỏa nhiệt với đầy đủ diện tích bề mặt cho phép làm việc và khơng cĩ quạt đối lưu khơng khí. Với điều kiện này thì cho phép van làm việc tới 40%Iđmv Dịng điện định mức của van cần chọn: Iđmv = ki.Ilv = 3,5 x 6,9 = 24,15 (A) Chọn ki = 3,5 : hệ số dự trữ dịng điện 3. Chọn van bán dẫn Với Unv = 875,3(V) và Iđmv = 24,15(A), ta chọn được 3 Tiristo loại T25N900COC cĩ các thơng số sau: + Điện áp ngược cực đại của van: Unv = 900(V) + Dịng điện định mức của van: Iđmv = 25(A) + Độ sụt áp trên van: ΔU = 1,9(V) + Dịng điện rị: Ir = 15mA + Điện áp điều khiển: Uđk = 1,4V + Dịng điện điều khiển: Iđk = 120mA + Đỉnh xung dịng điện: Ipik = 640A + Tốc độ biến thiên điện áp: + Thời gian chuyển mạch: tcm = 100μs + Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép: Tmax = 125oC 58,0 3 1 ==hdk sV dt dU /400= ( )AIkII dhdhdlv 9,63 12. ==== Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 3.2 Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu Δ/Y làm mát bằng khơng khí tự nhiên. 1. Cơng suất biến áp nguồn cấp ⇒ Sba = 3,4812kVA ( ks = 1,345: hệ số cơng suất do sơ đồ là chỉnh lưu tia ba pha) 2. Điện áp của các cuộn dây - Điện áp cuộn dây sơ cấp bằng điện áp nguồn: U1 = 380V - Phương trình cân bằng điện áp khi khơng tải: Udocosαmin = Ud + ΔUv + ΔUba Trong đĩ: + Ud = 220V: điện áp chỉnh lưu + ΔUv = 1,9V: sụt áp trên các van + ΔUba = ΔUr + ΔUL = 7%.Ud = 7% x 220 = 15,4V (thường chọn ΔUba = (5 – 10)%Ud) +ΔUdn _ sụt áp trên dây nối: ΔUdn = 0 + αmin = 10o: gĩc dự trữ khi cĩ suy giảm điện lưới. Từ phương trình trên ta cĩ: - Điện áp cuộn dây thứ cấp: 3. Dịng điện của các cuộn dây + Dịng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp Với sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha ta cĩ: VA P kPkS sdsba 2,348185,0 10.2,2 345,1.. 3 =×=== η ( )V k U U U d 206 17,1 96,2400 2 === VU UUUU U odo dnbavd do 96,240 10cos 05,149,1220 cos min =+++=→ Δ+Δ+Δ+= α AII d 9,6 3 12 32 === Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Dịng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp: ∗ Tính sơ bộ mạch từ 4. Tiết diện trụ của lõi thép kQ = 6: hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát Vì cơng suất biến áp nhỏ Sba = 3,4812kVA < 10kVA nên ta chọn trụ chữ nhật cĩ kích thước QFe = a.b với a_ bề rộng trụ; b_ bề dày trụ. Ta cĩ 5. Chiều cao trụ ( ) cmah a hm 5,125.5,25,25,22 ===→−== . Lấy h = 13cm. 6. Chọn loại thép ∃330, các lá thép cĩ độ dày 0,35mm ∗ Tính tốn dây quấn 7. Số vịng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp (vịng) Chọn mật độ từ cảm BT =1,35T ( BT tùy theo chất lượng tơn BT= (1 - 1,6)T ) 8. Số vịng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp (vịng) .Lấy W2 = 237 vịng. 9. Chọn mật độ dịng điện trong máy biến áp Với máy biến áp cơng suất nhỏ, khi cơng suất trên 100W thì mật độ dịng điện J = (2,5 – 3,5)A/mm2.Ta chọn J1 = J2 = 2,69A/mm2 229 503 2,34816 . cm fm S kQ baQFe =××== ⎩⎨ ⎧ = =→== cmb cma cmbaQFe 8,5 5 29. 2 437 35,110.295044,4 380 ...44,4 4 1 1 =×××== −TFe BQf UW 9,236437 380 206. 1 1 2 2 =×== WU UW AI U UIkI ba 74,39,6380 206. 2 1 2 21 =×=== Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 10. Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp Chọn dây dẫn tiết diện trịn. Chuẩn hĩa tiết diện theo tiêu chuẩn: + Tiết diện dây sơ cấp: S1 = 1,4314mm2 + Đường kính dây: d1 = 1,35mm + Đường kính ngồi kể cả cách điện: dn = (1,43 – 1,46)mm. 11. Tính lại mật độ dịng điện trong cuộn dây sơ cấp 12. Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp Chọn dây dẫn tiết diện trịn Chuẩn hĩa tiết diện theo tiêu chuẩn: + Tiết diện dây thứ cấp: S2 = 2,573mm2 + Đường kính dây: d2 = 1,81mm + Đường kính ngồi kể cả cách điện: dn = (1,9 – 1,93)mm 13. Tính lại mật độ dịng điện trong cuộn dây thứ cấp Kết cấu dây quấn Dây quấn kiểu đồng tâm được bố trí theo chiều dọc với mỗi cuộn dây được quấn thành nhiều lớp dây. Mỗi lớp dây được quấn liên tục các vịng dây sát nhau, các lớp dây cách điện với nhau bằng bìa cách điện. 2 1 1 1 390,169,2 74,3 mm J IS === 2 1 1 1 /61,24314,1 74,3 mmA S IJ === 2 2 2 2 565,269,2 9,6 mm J IS === 2 2 2 2 /68,2573,2 9,6 mmA S IJ === Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT ∗ Kết cấu dây quấn sơ cấp 14. Tính sơ bộ vịng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp (vịng). Lấy Wl1 = 87 vịng. Với: + h: chiều cao cửa sổ h= 13cm + dn = (1,43 - 1,46)mm: đường kính dây quấn kể cả cách điện. Chọn dn = 1,45mm = 0,145cm + hg: khoảng cách điện với gơng. Thường hg = 2dn = 2 x 0,145 = 0,29cm 15. Sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp lớp. Lấy nl1 = 5 lớp. Vậy cĩ 437 vịng chia thành 5 lớp, 4 lớp đầu mỗi lớp cĩ 88 vịng cịn một lớp sau cùng thì bằng 437 – 87 x 4 = 89 vịng. 16. Bề dày cuộn sơ cấp Bd1 = (d1 + cd11).nl1 = (1,35 + 0,1).5 = 7,25mm = 0,725cm. Chọn cd11 = 0,1mm: bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn sơ cấp. 17. Chiều dài trung bình của cuộn dây sơ cấp. Vì máy biến áp cĩ trụ chữ nhật nên : l1= 2W1(atb1 + btb1). Chiều dài trung bình mỗi cạnh của vịng dây sơ cấp Chọn: cdo1 = 0,5cm: bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và trụ. → l1 = 2.437.(6,725 + 7,525) = 12454cm = 124,54m. 6,87 145,0 29,013 1 =−=−= n g l d hh W 02,5 87 437 1 1 1 === l l W W n cmBdcdaa otb 725,62 725,025,0452 2 242 11 1 =×+×+×=++= cmBdcdbb otb 525,72 725,025,048,52 2 242 11 1 =×+×+×=++= Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT ∗ Kết cấu dây quấn thứ cấp 18. Tính sơ bộ số vịng dây trên một lớp của cuộn thứ cấp vịng. dn = ( 1,9 – 1,93)mm: đường kính dây quấn kể cả cách điện. Chọn dn = 1,93mm = 0,193cm. hg: khoảng cách điện với gơng thường hg = 2dn = 2.0,193 =0,386cm 19. Sơ bộ số lớp dây ở cuộn thứ cấp lớp. Lấy nl2 = 4 lớp. Vậy cĩ 237 vịng chia thành 4 lớp: 3 lớp đầu cĩ 60 vịng, lớp sau cùng thì cĩ 237 – 3.60 = 57 vịng. 20. Bề dày cuộn thứ cấp Bd2 = (d2 + cd22).nl2 = ( 1,81 + 0,1).4 =7,64mm = 0,764cm. cd22 = 0,1mm: bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp 21. Chiều dài trung bình của cuộn dây thứ cấp l2 = 2 .W2(atb2 + btb2 ) Chiều dài trung bình mỗi cạnh của vịng dây: ⇒ l2 = 2. 237.(9,2 + 10) = 9100cm = 91m. 22. Chiều rộng cửa sổ c = 2(ao1 + Bd1+ a12 +Bd2) + a22 65 193,0 386,013 2 =−=−= n g l d hh W 6,3 65 237 2 2 2 === l l W Wn .2,9 2 764,022725,045,0452 2 22442 2 21211 2 cma BdcdBdcda a tb o tb =→ ×++×+×+×=++++= cmb BdcdBdcdb b tb tb 10 2 764,022725,045,048,52 2 22442 2 212101 2 =→ ×++×+×+×=++++= Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT = 2(0,5 + 0,725 + 1 + 0,764) + 1 →c = 7cm. a22= 1cm_ khoảng cách giữa 2 cuộn thứ cấp. 23. Kiểm tra kích thước cửa sổ Kích thước của cửa sổ chỉ hợp lý khi bề dày các cuộn dây phải nhỏ hơn chiều rộng cửa sổ. Tức là phải thỏa mãn điều kiện sau: Δc = c – 2Bd = ( 0,5 – 2)cm. Khoảng cách này cần thiết để đảm bảo cách điện và làm mát. Ta cĩ: + Bề dày các cuộn dây: Bd = Bd1 + Bd2 + cdt + cdn = 0,725 + 0,764 + 0,5 + 0,5 → Bd = 2,5cm. ⇒ Δc = 7 – 2.2,5 = 2cm. Thỏa mãn yêu cầu. 24. Khoảng cách giữa 2 tâm trục c’ = c + a = 7 + 5 = 12cm. 25. Chiều rộng mạch từ C = 2c + 3a = 2.7 + 3.5 = 29cm. 26. Chiều cao mạch từ H = h + 2a = 13 + 2.5 = 23cm. ∗ Khối lượng sắt và đồng 27. Thể tích sắt VFe = QFe(3h + 2C) = 29.10-2(3 x 13.10-1 + 2 x 29.10-1) →VFe = 2,81dm3. 28. Khối lượng khối sắt MFe = VFe.mFe = 2,81 x 7,8 = 21,9kg. 29. Thể tích khối đồng VCu = 3(S1l1+ S2l2) = 3(1,4314.10-4 x 124,54.101 + 2,573.10-4 x 91.101) Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT →VCu = 1,23dm3. 30. Khối lượng khối đồng MCu = VCu.mCu = 1,23 x 8,9 = 10,9kg. ∗ Tính tốn các thơng số của máy biến áp 31. Điện trở cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75o C Lấy ρ = 0,0172Ω.mm2/m : điện trở suất của đồng. 32. Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 75 oC 33. Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp 34. Sụt áp trên điện trở máy biến áp ΔUr = Rba.Id = 1,03 . 12 = 12,36V 35. Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp Bán kính trong cuộn dây thứ cấp: 36. Điện cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấp Ω=×== 49,1 4314,1 54,1240172,0 1 1 1 S lR ρ Ω=×== 6,0 573,2 910172,0 2 2 2 S lR ρ Ω=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+= 03,1 437 23749,16,0 22 1 2 12 W WRRRba Ω=⇒ ×⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ++⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=→ ×⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ++⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= −− −− 75,0 10.31410. 3 764,0725,001,0 13 725,42378 10.31410. 3 8 7222 7221 12 2 2 2 ba ba bk ba X X BdBda h R WX π π cmDR tbk 725,42 45,9 2 2 === mHHXL baba 3,20023,0314 75,0 ==== ω Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 37. Sụt áp trên điện kháng máy biến áp 38. Sụt áp trên máy biến áp 39. Điện áp trên động cơ khi cĩ gĩc mở αmin =10o U = Udocosαmin - ΔUv - ΔUba = 240.96 cos10o – 1,9 – 15,05 = 220V. 40. Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp Ω=+=+= 27,175,003,1 2222 babanm XRZ 41. Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp ΔPn = 3.Rba.I22 = 3. 1,03.6,92 = 147W 42. Điện áp ngắn mạch tác dụng %45,3100. 206 9,6.03,1100.. 2 2 === U IRU banr 43. Điện áp ngắn mạch phản kháng %5,2 206 9,6.75,0100. 2 2 === U IXU banx 44. Điện áp ngắn mạch phần trăm 45. Dịng điện ngắn mạch xác lập VU IXImU x dba d bafx 59,81275,03 .3.. =××=Δ→ ==Δ π ππ VU UUU xr 05,15 59,836,12 2222 =Δ→ +=Δ+Δ=Δ %2,4100 2,3481 147100% =×=×Δ=Δ S PP nn A Z UI ba nm 2,16227,1 2062 2 === %4,7100 206 27,0112100 . % 2 =××=×= U ZIU nmdmnm Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 46. Dịng điện ngắn mạch tức thời cực đại Khi ngắn mạch đột ngột, dịng điện ngắn mạch gồm 2 thành phần: 1 thành phần chu kì và 1 thành phần tự do khơng chu kì. Chính thành phần tự do khơng chu kì làm trị số dịng điện ngắn mạch tức thời tăng lên rất lớn. Trị số dịng điện cực đại lúc đĩ là: 47. Kiểm tra máy biến áp thiết kế cĩ đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dịng điện chuyển mạch ( ) ( ) sμA dt disμA dt di SecA L U dt di cp c ba c /)(/, /, ,. .. max max 10010110 510964 002302 2066 2 6 2 −=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛<=→ === Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt. 48. Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu %8,75 2,3481 12.220 === S IU ddη 3.3 Thiết kế cuộn kháng lọc Để giảm nhỏ thành phần xoay chiều của điện áp và dịng điện chỉnh lưu ta nĩi với đầu ra của bộ biến đổi một bộ lọc. Bộ lọc nhằm chủ yếu hạn chế thành phần sĩng hài bậc 1. Bộ lọc điện cảm là cuộn kháng ( lõi thép) nối nối tiếp với phụ tải nên khi dịng điện ra tải biến thiên đập mạch, trong cuộn kháng sẽ xuất hiện sức điện động tự cảm chống lại. Do đĩ làm giảm sĩng hài nhất là các sĩng hài bậc cao. 1. Xác định gĩc mở cực tiểu và cực đại - Gĩc mở cực tiểu: αmin = 10o là gĩc dự trữ khi cĩ suy giảm điện áp lưới. - Từ cơng thức điện áp tải Ud = Udo.cosα ta thấy: AIAeI eII pik U U nm ịn đn 6404,23212,1622 12 5,2 45,3 max 2max =<=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +××=→ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += − − π π Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Khi gĩc mở nhỏ nhất α = αmin thì điện áp trên tải là lớn nhất: Udmax = Udo.cosαmin = Ud đm và tương ứng tốc độ động cơ sẽ lớn nhất ω = ωmax = ωđm. + Khi gĩc mở lớn nhất α = αmax thì điện áp trên tải là nhỏ nhất: Udmin = Udo.cosαmax và tương ứng tốc độ động cơ sẽ là nhỏ nhất: ω = ωmin → Gĩc mở cực đại: + Ta xét dải điều chỉnh D: Trong đĩ: Rư = 1,205Ω → Rư∑ = Rư + Rba + Rdt = 1,205 + 1,03 + 0,71 → Rư∑ = 2,9Ω Ud đm = Udo.cos αmin= 1,17U2cos 10o = 1,17.206.cos10o → Ud đm =237V ⇒ Điện áp đặt trên phần ứng động cơ ở tốc độ ωmin ⇒ Gĩc mở cực đại: 2. Xác định các thành phần sĩng hài 2 minmin max 17,1 arccosarccos U U U U d do d ==α ( )[ ]ddmddmd ddmd ddmddm IRDU D U RIU RIU ω ωD . . . −min −min −. min max ∑ ∑ ∑ −+=→ − −== 11 Ω=×== 71,075,03.3 ππ badt XR ( )[ ] VU U d d 28,48 129,2115237 15 1 min min ≈→ ××−+≈ 478 20617,1 28,48arccosmax o=×=α Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Ta cĩ thể coi tất cả các dạng sĩng chu kì là xếp chồng của thành phần một chiều, thành phần hình sin cơ bản và các sĩng điều hịa bậc cao: y = f(x) = A + a1cosx + a2.cos2x + …+ an cosnx + b1sinx + b2sin2x + …+ bn sinnx Khai triển trên gọi là chuỗi Fuorier. Theo phương pháp này, hàm ud(ωt) được khai triển thành: ud(ωt) = Ud + ( )∑∞ = + 1 sincos k kk tkbtka ωω Trong đĩ: ∫= π ωωπ 2 0 cos1 ttdkua dk ∫= π π 2 0 sin1 dk ub kωt.dωt k = 1, 2, 3… bậc của sĩng hài. - Biên độ của sĩng hài bậc k của điện áp chỉnh lưu: 22 kkkm baU += - Mặt khác: Ud = U2fmsin(ωt + αo ) = U2fm.cos( ωt + α - m π ). - Qua các bước biến đổi ta cĩ: αα 22222 11 cos2 tgmk mk UU dokm +−= Viết theo giá trị tương đối: αα tgmk mkU U U do km km 22 22 * 1 1 cos2 +−== Từ biểu thức trên ta thấy: Biên độ của sĩng hài bậc k phụ thuộc vào tích số k.m và gĩc mở van α. + Gĩc mở van càng tăng thì thành phần một chiều Ud càng giảm cịn biên độ các sĩng hài càng tăng. + Với k = 1, sĩng hài cĩ biên độ lớn nhất. Sĩng đĩ cĩ tần số f’= mf = 3f (đối với chỉnh lưu tia ba pha m = 3) gọi là sĩng cơ bản. Các sĩng bậc 2 trở nên cĩ biên độ nhỏ đáng kể nên khơng cần quan tâm. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 3. Xác định điện cảm cuộn kháng Sự đập mạch của điện áp chỉnh lưu đối với tải là động cơ điện một chiều làm xấu quá trình chuyển mạch cổ gĩp của động cơ, làm tăng phát nĩng của tải do các thành phần sĩng hại. Để hạn chế sự đập mạch này, ta phải mắc nối tiếp với động cơ một cuộn kháng lọc đủ lớn để Im ≤ 0,1Iư đm. → Điện cảm của cuộn kháng cần mắc thêm để lọc thành phần dịng điện đập mạch: LckL = LL – Ld – Lba Theo như phân tích ở trên ta cĩ: Biên độ thành phần sĩng hài của điện áp chỉnh lưu: + Biên độ sĩng hài bậc 1 ở gĩc mở αmax = 78o4 + Trị số điện cảm cần thiết để lọc thành phần sĩng hài: Với: I1*% = 10%: trị hiệu dụng của dịng điện sĩng hài cơ bản. + Điện cảm phần ứng động cơ: Trong đĩ: γ = 0,25: hệ số lấy cho động cơ cĩ cuộn bù Số đơi cực ta tra bảng được p = 1 ⇒ Điện cảm cuộn kháng lọc cần mắc thêm: αα 22222max 11 cos2 tgmk mk UU dodk +−= VtgU o o 17747831 13.1 478cos20617,12 22 22max1 =+− ×××= HL IImk U L L udm L 11,0 121,031432 177 %.....2 *1 max1 =××××=→ = ω mHHL Inp U L u dmdm dm u 3003,0 1214301 2203025,0 .. .30 ==→ ××× ××== ππγ Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT LckL = LL – Ld – Lba = 0,11 – 0,03 – 0,0023 →LckL = 0,077.H Tính tốn cuộn kháng lọc Các thơng số cần thiết cho thiết kế: + Điện cảm yêu cầu cuộn kháng lọc: LckL = 0,077H + Dịng điện định mức chạy qua cuộn kháng: IckL = 12A + Biên độ dịng điện xoay chiều bậc 1: I1m = 10%.Iđm = 1,2A 1. Tổng trở cuộn kháng Thường dây quấn cuộn kháng cĩ tiết diện khá lớn nên điện cảm cuộn kháng quá lớn và điện trở rất bé nên ta cĩ thể coi tổng trở của cuộn kháng bằng điện kháng của cuộn kháng. ZckL = XckL = 2π.m.f.LckL = 2.π.3.50.0,077 →ZckL = 72,5Ω 2. Điện áp xoay chiều rơi trên cuộn kháng lọc 3. Cơng suất của cuộn kháng lọc 4. Tiết diện cực từ chính của cuộn kháng lọc kQ =( 5 – 6): hệ số phụ thuộc phương thức làm mát. Làm mát bằng khơng khí tự nhiên chọn kQ = 6. Vì Q = 354mm2 nên ta chọn: 5. Chọn loại thép ∃330A, tấm thép dày 0,35mm 6. Số vịng dây của cuộn kháng lọc VIZU mckLckL 5,612 2,15,72 2 . 1 =×==Δ VAIUP mckLckL 18,522 2,15,61 2 1 =×=Δ= 22 35454,3 503 18,526 . mmcm fm PkQ ckLQ ==××== ⎩⎨ ⎧ = = mmb mma 22 16 Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Giả thiết bỏ qua sụt áp trên điện trở, sức điện động EckL ≈ ΔUckL Ta cĩ EckL = 4,44m.f.W.B.Q Với: B = 1,35T _ mật độ từ cảm trong trụ ⇒ Số vịng dây của cuộn kháng lọc: 193 10.54,3.35,1.50.3.44,4 5,61 ....44,4 4 ==Δ= −QBfm U W CKL vịng. 7. Dịng điện hiệu dụng chạy qua cuộn kháng 8. Tiết diện dây quấn cuộn kháng Chọn mật độ dịng điện qua cuộn kháng J = 2,58A/mm2 Chuẩn hĩa tiết diện dây quấn cuộn kháng: + Chọn dây dẫn tiết diện trịn + Tiết diện dây quấn cuộn kháng: Sck = 4,676mm2 + Đường kính cuộn kháng: dckL = 2,44mm + Đường kính ngồi kể cả cách điện: dn = (2,54 – 2,57)mm 9. Thử lại mật độ dịng điện 10. Diện tích cửa sổ Hệ số lấp đầy klđ = 0,5 Chọn:⎩⎨ ⎧ == == cmmmc cmmmh 15150 10100 11. Chiều cao mạch từ H = h + a = 56 + 16 = 72mm. 12. Chiều dài mạch từ L = 2c + 2a = 2.32 + 2.16 = 96mm. 13. Số vịng dây trên 1 lớp vịng. Lấy Wl = 17vịng AIII mdckL 122 2,112 2 2 2 2 12 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+= 2651,4 58,2 12 mm J IS ckLck === 2/56,2 676,4 12 mmA S IJ ckL ckL === 89,16 54,2 08,548 =−=−= n g l d hh W Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Với: Đường kính ngồi kể cả cách điện dn = 2,54mm Khoảng cách điện với gơng: hg =2dn = 2.2,54 = 5,08mm 14. Số lớp dây quấn lớp. Chọn nl = 11 lớp Vậy với 193 vịng chia thành 11 lớp, 10 lớp đầu mỗi lớp cĩ 17 vịng, cịn 1 lớp sau cĩ 193 – 17.10 = 23 vịng. 15. Bề dày cuộn dây Bd = (dk + cdl ).nl Chọn khoảng cách giữa các lớp: cdl = 0,1mm → Bd = (2,44 + 0,1).11 = 27,94mm 16. Tổng bề dày cuộn dây Chọn khoảng cách cách điện giữa dây quấn với trụ: ao1 = 3mm. Bd∑ = Bd + ao1 → Bd∑ = 27,94 + 3 = 30,94mm 17. Chiều dài của vịng dây trong cùng l1 = 2(a+b) + 2π.ao1 → l1 = 2(16 + 22) + 2π.3=94,8mm 18. Chiều dài của vịng dây ngồi cùng l2 = 2(a + b) + 2π.(ao1 + Bd) → l2 = 2(16 + 22) + 2π(3 + 30,94) = 289mm. 19. Chiều dài trung bình của một vịng dây 20. Điện trở của dây quấn ở 75o 21. Khối lượng sắt Thể tích sắt: 35,11 17 193 === l l W Wn mmllltb 9,1912 2898,94 2 21 =+=+= Ω=××=×= − 13,0 676,4 19310.9,1910172,0 3 75 ckL tb S WlR oρ Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT VFe = ab(2h + L) = 16.22.10-4(2.48 + 86).10-2 → VFe = 0,06dm3 ⇒ Khối lượng sắt: MFe = VFe .mFe =0,06. 7,8 = 0,46kg. 22. Khối lượng đồng MCu = VCu .mCu → MCu = SckL.ltb.W.mCu ⇒ MCu = 4,676.10-4 . 191,9.10-2.193.8,9 = 1,54kg 3.1 Tính chọn các thiết bị bảo vệ Vì van bán dẫn cĩ kích thước nhỏ, nhiệt dung bé và mật độ dịng điện qua mặt tiếp giáp p – n lớn nên nĩ rất nhạy cảm với quá tải về dịng. Mặt khác, van bán dẫn cũng rất nhạy cảm đối với quá điện áp: chỉ cần tồn tại điện áp ngược lớn hơn giá trị cho phép trong khoảng ( 1 – 2)μs, mặt tiếp giáp p ÷ n đã cĩ thể bị chọc thủng về điện. Cho nên van bán dẫn cần phải cĩ các thiết bị bảo vệ. 1. Bảo vệ quá dịng điện - Dùng Aptomat tác động nhanh để đĩng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ khi quá tải và ngắn mạch Tiristo, ngắn mạch đầu ra bộ biến đổi…. + Chọn Ap cĩ Iđm = (1,1 – 1,3)I1d sao cho dịng điện bảo vệ của Ap khơng vượt quá dịng ngắn mạch của thứ cấp. Chọn Iđm = 1,1I1d = 1,1. 3 .3,74 = 7,12A Uđm∼ = 220V + Chỉnh định dịng ngắn mạch: Inm = 2,5I1d = 2,5. 3 .3,74 = 16,2A + Chỉnh định dịng quá tải: Iqt = 1,5.I1d =1,5. 3 .3,74 = 9,7A Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT - Dùng cầu chì tác động nhanh dùng để bảo vệ dịng ngắn mạch + Nhĩm 1CC: bảo vệ ngắn mạch bên ngồi, được chọn theo giá trị hiệu dụng của dịng điện thứ cấp máy biến áp. I1CC = 1,1.I2 = 1,1.6,9 = 7,6A. Chọn I1CC = 8A. + Nhĩm 2CC: bảo vệ gắn mạch phụ tải 1CC1CC 1CC T 1 R T 3 C R R RC C C Ư KL KT 2CC C R C R T 2 CB Ap A Sơ đồ động lực khi cĩ thiết bị bảo vệ Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT I2CC = 1,1.Id = 1,1.12 = 13,2A. Chọn I2CC = 14A. - Cầu dao dùng để tạo khe hở an tồn khi sửa chữa hệ truyền động Iqt = 1,1.I1d = 1,1. 3 .3,74 = 7,12A 2. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn Để van bán dẫn làm việc an tồn, khơng bị chọc thủng về nhiệt ta phải chọn và thiết kế hệ thống tỏa nhiệt hợp lý. Hiện nay phổ biến người ta thường dùng làm mát bằng cánh tỏa nhiệt. - Tổn thất cơng suất trên 1 Tiristo ΔP = ΔU.Ilv = 1,9.6,9 = 13,1W - Diện tích bề mặt tỏa nhiệt Trong đĩ: τ = Tlv – TMT : độ chênh lệch so với mơi trường Chọn: nhiệt độ mơi trường TMT = 40o Nhiệt độ làm việc Tlv = 80o → τ = 80 – 40 = 400 Ktn : hệ số xét tới điều kiện tỏa nhiệt. Với điều kiện làm mát tự nhiên khơng qua cưỡng bức thường chọn: Ktn =(6 -10)W/m2.oC Chọn Ktn = 9W/m2.oC Chọn loại cánh tỏa nhiệt cĩ 5 cánh, kích thước mỗi cánh a.b = 6.6(cm.cm). Tổng diện tích tỏa nhiệt của cánh: S = 5.2.6.6 = 360mm2 3. Bảo vệ quá điện áp - Quá điện áp chuyển mạch xuất hiện khi van bán dẫn chuyển từ trạng thái thơng sang trạng thái ngắt. - Để bảo vệ quá điện áp chuyển mạch, người ta nối song song với mỗi van một mạch R1 – C1. R1 C1 2360 409 1,13 cm K PS tn tn =×= Δ= τ Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT - Khi cĩ mạch R1- C1 mắc song song với Tiristo tạo ra mạch vịng phĩng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên T khơng bị quá điện áp. Trị số điện trở và điện dung của mạch tùy theo từng loại van. + Theo kinh nghiệm chọn R1 = (5 – 30)Ω C1 =(0,25 – 4)μF + Ta chọn: R1 = 5,2Ω ; C1 = 0,25μF - Quá điện áp do đĩng cắt cuộn sơ cấp của máy biến áp khi khơng tải được bảo vệ nhờ mạch R2 – C2 nối ở thứ cấp. Nhờ cĩ mạch lực này mà đỉnh xung gần như nằm lại hồn tồn trên điện trở đường dây. Trị số R, C phụ thuộc nhiều vào tải. Tham khảo tài liệu ta chọn R2 =13Ω, C = 4μF. C2 1CC 1CC C2C2 R2 cb R2 R2 a 1CC Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT CHƯƠNG IV TÍNH TỐN ĐẶC TÍNH ĐIỀU KHIỂN CỦA ĐỘNG CƠ 4.1 Đặc tính cơ tự nhiên Vì đường đặc tính cơ của động cơ kích từ độc lập là một đường thẳng cắt trục tung tại tốc độ khơng tải và dốc nghiêng một khoảng Δω nên khi vẽ ta chỉ cần xác định hai điểm của đường thẳng. Ta thường chọn: điểm khơng tải lý tưởng và điểm định mức. Phương trình đặc tính cơ: Với: + Tốc độ khơng tải lý tưởng của động cơ: Φk U ωo −= + Độ sụt tốc độ: ( ) Mk R ω .− 2Φ Δ = 1. Cách vẽ đặc tính cơ tự nhiên a. Xét điểm khơng tải A(M = 0; ω = ωo) + Điện trở phần ứng Rư = 1,205Ω + Tốc độ gĩc định mức + Hệ số k.Φđm Từ phương trình đặc tính cơ ta cĩ được hệ số k.Φđm: 371 150 122051220 Φ , ,.− =×−=−= dm dmdm dm ω IRUk + Tốc độ khơng tải lý tưởng srad k U ω dm o /, − 160 371 220 Φ === ⇒ A(M = 0; ωo = 160rad/s) b. Xét điểm định mức B(M = Mđm; ω = ωđm) + Mơmen định mức Mđm ( ) Mk R k U ω . .. −− 2ΦΦ −= sradsrad n dm dm dm /150/7,149 55,9 1430 55,9 ≈=→ == ω ω mNPM dm dm dm .15150 10.2,2 3 === ω Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Tốc độ gĩc định mức ωđm = 150rad/s → B (Mđm = 15N.m; ωđm = 150rad/s) 2. Nhận xét đặc tính cơ tự nhiên a. Độ cứng đặc tính cơ Độ cứng đặc tính cơ β dùng để đánh giá và so sánh các đặc tính cơ. Nếu β lớn ta cĩ đặc tính cơ cứng, β nhỏ ta cĩ đặc tính cơ mềm, β → ∞ ta cĩ đặc tính cơ tuyệt đối. → Độ cứng đặc tính cơ tự nhiên: b. Dải điều chỉnh tốc độ Để xác định dải điều chỉnh tốc độ ta thấy rằng tốc độ lớn nhất của hệ bị chặn bởi đặc tính cơ tự nhiên ( điều chỉnh dưới tốc độ khơng tải) cịn tốc độ nhỏ nhất bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và về mơmen khởi động. Ta cĩ: + Tốc độ cực đại trong dải điều chỉnh khi mơmen tải định mức: ωβ Δ Δ= M ( ) ( ) 56,1 205,1 37,1 . 2 2 ==→ Φ=Δ Δ= TN u dm TN R kM β ωβ min max ω ω=D βωω dm o M−=max M(N.m) ω (rad/s) 160 150 15 ĐTT N 0 A B Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Tốc độ nhỏ nhất trong dải điều chỉnh với tải định mức: + Theo định nghĩa về sai số tốc độ ta viết được biểu thức scp ứng với đường đặc tính cơ thấp nhất: Với: βω dmM=Δ và βωω dm o M+= minmin ⇒ Tốc độ nhỏ nhất trong dải điều chỉnh: + Do tải cĩ đặc tính mơmen khơng đổi nên giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độ cũng khơng vượt quá 10: scp ≤ 10%. Chọn scp = 10%. ⇒ Dải điều chỉnh D: 4.2 Đặc tính điều khiển của động cơ 1. Với dịng điện liên tục Phương trình đặc tính cơ: ( do van bán dẫn cĩ ΔUv = 1,9V nên ta cĩ thể bỏ qua) Từ phương trình ta thấy muốn điều chỉnh tốc độ trong hệ thống này ta điều chỉnh bằng cách thay đổi gĩc α của van từ (0 – 180o) ta sẽ được các đường đặc tính cơ là một họ các đường thẳng song song với nhau bố trí trên βωω dm o M−= minmin minmin minmin oo o cps ω ω ω ωω Δ=−= βω dm cp cp M s s . 1 min −= ( ) ( ) 74,1151,01 56,11,056,1 15160 .1 .. min max =×− ××⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − =⇒ − ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − == D Ms sM D dmcp cp dm o ββω ω ω ( ) ( ) Mk R k U M k R k UU dmdm do dmdm do . .. cos . .. cos 2 2 Φ−Φ=→ Φ−Φ Δ−= Σ Σ αω αω Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT nửa mặt phẳng bên phải của hệ trục tọa độ {M,ω}. Những đặc tính đĩ khơng tồn tại ở nửa mặt phẳng bên trái là do van khơng cho dịng phần ứng đổi chiều. Các đường thẳng cắt trục tung tại những điểm tương ứng với tốc độ khơng tải lý tưởng: dm do o k U Φ= αω cos Trong đĩ: + p: số xung áp đập mạch trong thời gian một chu kì điện áp nguồn. p = m = 3 ( sơ đồ chỉnh lưu tia) + U2 = 204V: trị số hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp máy biến áp. + U2m: trị số biên độ của điện áp pha thứ cấp máy biến áp. U2m = 2 .U2f = 2 .206 = 291,3V + Udo: điện áp tải lớn nhất ứng với α = 0 Udo = U2m. Vp p 9,240 3 sin.3.3,291sin. == ππ π π ⇒ Tốc độ khơng tải lý tưởng: ααω cos176 37,1 cos.9,240 ==o Từ đĩ ta cĩ bảng sau: α(o ) 0o 30o 60o 90o 120o 150o 180o ωo=176cosα (rad/s) 176 152 88 0 -88 -152 -176 2. Với dịng điện gián đoạn Khi dịng điện phụ tải giảm đến trị số đủ nhỏ ( Id → 0) thì sẽ xuất hiện dịng điện gián đoạn. Để dựng đặc tính cơ ở trạng thái dịng gián đoạn: + Chọn gĩc điều khiển α cố định + Cho gĩc dẫn λ = ( 0 - 2π/p) + Tính ω dựa vào cơng thức: ( ) ( )( ) ( )γλ γλλγαγαγω ctg ctgU k oom dm exp1 expsinsin.cos . . 1 2 − ×+−×−× Φ= Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Tính dịng điện phần ứng và suy ra M = k.φđm.Iư: ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ Φ×−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +×= ωλλαλπ dmomu kUR pI 22 sin 2 sin1. 2 2 Vì các đặc tính cơ ở trạng thái dịng gián đoạn là những đường cong sát dốc nằm trong vùng elip nên việc tính tốn để dựng các đặc tính này rất phức tạp và nhiều khi khơng cần thiết. Thực tế tính tốn người ta thường xác định điểm giới hạn (Mblt; ωblt) mà khơng cần dựng đặc tính trong vùng gián đoạn. 3. Trạng thái “biên liên tục” Khi chuyển từ trạng thái dịng liên tục sang trạng thái dịng gián đoạn hệ sẽ phải qua một trạng thái giới hạn đĩ là trạng thái “biên liên tục”. Tọa độ tập hợp các điểm “ biên liên tục” (Mblt; ωblt) được xác định như sau: + απππω sin.cossin. 2 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −×= pp p L UI e m blt . Trong đĩ: ωe = 2πf = 2π.50 = 100π (rad/s) L: điện cảm tổng của mạch. L = Lba + Lư + LckL = 0,11H. α αππππ sin75,2 sin 3 cos 3 sin3 11,0100 3,291 =⇒ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −×××=⇒ blt blt I I + Mơmen “biên liên tục”: Mblt = k.φđm.Iblt = 1,37.2,75sinα → Mblt = 3,7sinα + Vì “biên liên tục” là trường hợp riêng của trạng thái liên tục nên ωblt thỏa mãn phương trình: dm bltdo blt k IRU Φ −= Σ . .cosαω Điện trở tổng của mạch: R∑ = Rba + Rư + RckL → R∑ = 1,03 + 1,205 + 0,13 = 2,9 Ω αααω sin6,4cos176 37,1 sin75,23,2cos9,240 −=×−=⇒ blt Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Từ đĩ ta cĩ bảng: α(o) 0o 30o 60o 90o 120o 150o 180o Mblt = 4,1sinα ( N.m) 0 1,85 3,2 3,7 3,2 1,85 0 ωblt = 176cosα - 5sinα (rad/s) 176 150 84 - 4,6 - 92 - 155 - 176 4.3 Nhận xét + Độ cứng đặc tính cơ: ( ) 8,0 3,2 37,1 . 2 2 ==⇒ Φ=Δ Δ= Σ β ωβ R kM dm Ta thấy β < βTN nên đặc tính cơ của hệ mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên. 4.4 Đặc tính cơ ( hình vẽ). Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT ω(rad/s) α = 0o α = 30o α = 60o α = 90o α = 120o α = 150o α = 180o 176 150 88 0 - 88 - 152 152 - 176 15 M (N.m) Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT CHƯƠNG V THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 5.1 Nguyên tắc xây dựng mạch điều khiển 1. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển - Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi Tiristo, vì nĩ đĩng vai trị chủ yếu trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi. Nhiệm vụ của mạch điều khiển là tạo các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở thơng các Tiristo của bộ chỉnh lưu. Tiristo chỉ mở cho dịng điện đi qua khi cĩ điện áp dương đặt trên anod và xung áp dương đặt vào cực điều khiển. Sau khi Tiristo mở thì xung điều khiển khơng cịn tác dụng, dịng điện chạy qua Tiristo do thơng số của mạch quyết định. - Các mạch điều khiển Tiristo đều dựa theo nguyên lý thay đổi gĩc pha để thực hiện việc điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu kì dương của điện áp đặt trên Tiristo và theo đĩ ta cĩ nguyên lý thẳng đứng arccos và nguyên lý thẳng đứng tuyến tính. + Nguyên lý thẳng đứng arccos: là phương pháp tạo gĩc α theo nguyên tắc sau: tạo một điện áp tựa là điện áp cosin vượt trước điện áp anod của Tiristo một gĩc α. Nhược điểm của phương pháp này là gĩc α phụ thuộc vào dạng áp và tần số lưới, do đĩ độ chính xác của gĩc điều khiển thấp nên ít được dùng. + Nguyên lý thẳng đứng tuyến tính Theo nguyên tắc này, điện áp tựa cĩ dạng răng cưa ( Urc) đồng bộ với điện áp đặt trên anod – catod Tiristo. Dùng điện áp một chiều (Uđk) so sánh với điện áp tựa. Tại thời điểm điện áp tựa bằng điện áp điều khiển, trong vùng điện áp dương anod thì phát xung điều khiển. Tiristo được mở từ thời điểm cĩ xung điều khiển đến khi dịng điện bằng 0. Phương pháp này hiện nay được dùng phổ biến vì độ chính xác cao và khoảng điều khiển rộng. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Uđ f Urc Uđ k Ud Xđ k α1 α2 α3 α4 t0 Từ những nhận định đã nêu ở trên, ta chọn điều khiển Tiristo trong sơ đồ chỉnh lưu là điều khiển theo nguyên tắc tuyến tính thẳng đứng. 2. Sơ đồ khối của mạch điều khiển Để đáp ứng được yêu cầu ở trên thì mạch điều khiển cần cĩ các khối cơ bản sau: a. Khâu đồng pha Nhiệm vụ của khâu đồng pha là tạo điện áp tựa Urc cĩ dạng răng cưa tuyến tính đồng pha với điện áp anod của Tiristo. - Để tạo điện áp tựa ta cĩ thể sử dụng sơ đồ dùng Tranzitor và tụ hoặc dùng sơ đồ bộ ghép quang. Với các sơ đồ này thì khi cần điều khiển điện áp từ 0 đến cực đại là hồn tồn cĩ thể đáp ứng được nhưng việc mở, khĩa các Tranzitor trong vùng điện áp lân cận 0 là thiếu chính xác làm cho việc nạp, xả tụ trong vùng điện áp lưới gần 0 khơng được như ý muốn. Điện áp anod Khâu đồng pha Khâu so sánh Khâu khuếch đại và tạo xung Uđk Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT - Ta thấy khi ứng dụng các vi mạch vào thiết kế mạch đồng pha cho ta chất lượng điện áp tốt và khắc phục được các nhược điểm của các sơ đồ trên. Nên ta dùng KĐTT để tạo điện áp tựa trong khâu đồng pha b. Khâu so sánh Nhiệm vụ của khâu so sánh là nhận tín hiệu điện áp tựa và điện áp điều khiển _ so sánh giữa hai điện áp này, tìm thời điểm hai điện áp bằng nhau thì tại thời điểm đĩ phát xung ở đầu ra để gửi sang tầng khuếch đại. - Để xác định được thời điểm cần mở Tiristo ta phải so sánh hai tín hiệu Urc và Uđk . Cơng việc đĩ cĩ thể thực hiện bằng tranzitor nhưng sơ đồ này lại ccĩ nhiều lúc thời điểm mở Tiristo bị lệch khá xa so với thời điểm cần mở tại Uđk = Urc. - Để khắc phục được nhược điểm của sơ đồ trên và đáp ứng được yêu cầu của khâu so sánh ta dùng KĐTT. Vì các mạch so sánh dùng KĐTT sẽ tăng độ nhạy, vì các phần tử đầu vào của KĐTT đều là tổ hợp của nhiều Tranzitor silic nên sẽ cĩ ngưỡng khởi động bé, sự trơi điểm khơng bé. Hơn nữa KĐTT cĩ hệ số khuếch đại vơ cùng lớn nên chỉ cần một tín hiệu nhỏ cỡ μV ở đầu vào thì đầu ra đã cĩ điện áp nguồn nuơi. Vì vậy việc ứng dụng KĐTT làm khâu so sánh là hợp lý. Ưu điểm của các sơ đồ này là cĩ thể phát xung điều khiển chính xác tại Uđk = Urc A3 Ura R2Udk R1Urc A1 A2 R1 A R2 Ur R3 C1 C D1 B Tr1 U1 Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT c. Khâu khuếch đại và tạo xung - Khâu khuếch đại và tạo xung cĩ nhiệm vụ tạo xung phù hợp mở thơng Tiristo đồng thời trong những trường hợp cần thiết ( điện áp động lực quá lớn ) cịn đĩng vai trị cách li giữa mạch điều khiển với mạch động lực. - Tầng khuếch đại cuối cùng được thiết kế bằng Tranzitor cơng suất cĩ ưu điểm là đơn giản nhưng hệ số khuếch đại của Tranzitor nhiều khi khơng đủ lớn để khuếch đại được tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang nên khơng được sử dụng rộng rãi. - Tầng khuếch đại cuối cùng bằng sơ đồ darlington thường được dùng trong thực tế. Vì sơ đồ này hồn tồn cĩ thể đáp ứng được yêu cầu về hệ số khuếch đại cơng suất, khi hệ số khuếch đại được nhân lên theo từng thơng số của các Tranzitor. Mặt khác để giảm nhỏ cơng suất tỏa nhiệt Tranzitor và kích thước dây quấn sơ cấp biến áp xung chúng ta cĩ thể thêm tụ nối tầng (hình c). Sơ đồ này Tranzitor chỉ mở được cho dịng điện chạy qua trong khoảng thời gian nạp tụ nên dịng điện hiệu dụng của chúng bé hơn nhiều lần. R Uv Tr BAX +E D Tr1 C D c. R Uv Tr BAX +E D Tr1 b. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT ⇒ Từ việc chọn các khâu cơ bản ta cĩ mạch điều khiển hồn chỉnh. D3 UA R1 A A1 + - B R2 R3 D1 Tr1 C A2 - + C1 R5 A3 - + D T +12V C2 R6 D2 T3 T2 R7 +12V Sơ đồ một kênh điều khiển Tiristo R4 Uđk Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 5.2 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển Điện áp vào điểm A (UA) cĩ dạng hình sin trùng pha với điện á anod của Tiristo, qua KĐTT A1 cho ta chuỗi xung CN đối xứng. Phần điện áp dương của điện áp chữ nhất qua Diod D1 tới A2 tích phân thành điện áp tựa Urc.Phần điện áp âm của điện áp CN làm mở thơng Tr1, kết quả A2 bị ngắn mạch (Urc = 0) trong vùng điện áp âm.Kết quả trên đầu ra của KĐTT A2 cho ta chuỗi điện áp răng cưa Urc gián đoạn. Điện áp Urc được so sánh với điện áp điều khiển Uđk tại đầu vào của A3. Tổng đại số Urc + Uđk quyết định dấu điện áp đầu ra của KĐTT A3: nếu Uđk > Urc: điện áp ra cĩ điện áp âm,nếu Uđk và Urc lật ngược lại thì làm cho điện áp lật lên dương. UA Urc Uđk α1 UB UD t t t t Ud t α3 α4 α5 α2 Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 5.3 Tính tốn các thơng số của mạch điều khiển Các thơng số cơ bản để tính mạch điều khiển: + Điện áp điều khiển Tiristo: Uđk = 1,4V + Dịng điện điều khiển Tiristo: Iđk = 120mA = 0,12A + Thời gian mở: tm = 100μs + Độ rộng xung điều khiển: tx =3tm = 300μs + Tần số xung điều khiển: kHz t f x x 3,310.300 11 6 === − + Độ mất đối xứng cho phép: Δα = 4os + Điện áp nguồn nuơi mạch điều khiển: U = ± 12V + Mức sụt biên độ xung: Sx = 0,3 Việc tính tốn mạch điều khiển thường được tiến hành từ tầng khuếch đại ngược trở lên 1. Chọn tầng khuếch đại cuối cùng Chọn Tranzitor cơng suất Tr loại 2SC9111 làm việc ở chế độ xung cĩ các thơng số: + Điện áp giữa Colecto và Bazơ khi hở mạch Emito: UCBo = 40V. + Điện áp giữa Emito và Bazơ khi hở mạch colecto: UEBo = 4V. + Dịng điện lớn nhất ở Colecto cĩ thể chịu đựng: ICmax = 500mA. + Cơng suất tiêu tán ở Colecto: Pc = 1,7W + Nhiệt độ lớn nhất ở mạch tiếp giáp: T1 = 175oC + Hệ số khuếch đại: β = 50. + Dịng làm việc của Colecto: IC2 = Iđk/ m = 0,12/3 = 0,04A → IC2 = 40mA. + Dịng làm việc của Bazơ: - Tất cả các Diod trong mạch điều khiển đều dùng loại 1N4009 cĩ tham số: + Dịng điện định mức: Iđm = 10mA + Điện áp ngược lớn nhất: UN = 25V + Điện áp để Diod mở thơng: Um = 1V. mAII CB 8,050 402 2 === β Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT 2. Chọn tầng so sánh Chọn khuếch đại thuật tốn (KĐTT) TL084 cĩ các thơng số sau: + Điện áp nguồn nuơi: Vcc = ±12V + Điện áp vào A3: Uv ≈ 12V. + Dịng điện vào được hạn chế để Ilv < 1mA. + Hiệu điện thế giữa hai đầu vào: +30V. + Nhiệt độ làm việc: T =-25o - 850 + Cơng suất tiêu thụ: P = 680mW = 0,68W. + Tổng trở đầu vào: Rin = 106MΩ + Dịng điện đầu ra: Ira = 30pA. + Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: sV dI dU μ/13= Ta chọn R4 = R5 = 15kΩ nên dịng vào A3: mAIv 8,010.15 12 3max == 3. Tính chọn khâu tạo điện áp răng cưa đồng pha Điện áp tựa được hình thành do sự nạp của tụ C1, mặt khác để đảm bảo điện áp tựa cĩ trong một nửa chu kì điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số thời gian nạp tụ được là Trc = R2.C Để cho các được răng cưa cĩ đỉnh nhọn tại cuối các bán kì thì Trc nên chọn Trc = (0,003 – 0,005)s. Ta chọn Trc = 0,005s Chọn tụ C1 = 0,1μF. Ω=Ω===⇒ − kC T R rc 5010.50 10.1,0 005,0 3 6 1 3 Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp giáp mạch R3 thường chọn là biến trở lớn hơn 50kΩ. Chọn Tranzito Tr1 loại A 564 cĩ các thơng số: Tranzito loại pnp, làm bằng Si + Điện áp giữa Colecto và Bazơ khi hở mạch Emito: UCBO = 25V. + Điện áp giữa Emito và Bazơ khi hở mạch Colecto:UBEO = 7V. + Dịng điện lớn nhất cĩ thể chịu đựng được: Icmax = 100mA. + Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp: Tcp = 150oC. + Hệ số khuếch đại: β = 250. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Dịng cực đại của Bazơ: .4,0 250 100 3 mA I I cB === β Điện trở R2 để hạn chế dịng điện đi vào vùng Bazơ Tranzito Tr1 dược chọn: Ω==≥ − kI U R B N 30 10.4,0 12 3 3 max 2 4. Chọn tụ C2 và R6 Điện trở R6 dùng để hạn chế dịng điện đưa vào Bazơ của Tranzito Tr3, chọn R6 thỏa mãn điều kiện: Ω==≥ − kI UR r 6,5 10.8,0 5,4 3 3 6 Chọn R6.C2 = tx = 300μs FC μ053,010.6,5 300 32 ==→ 5. Tính tốn máy biến áp xung, nguồn nuơi và đồng pha ∗ Tạo nguồn nuơi Ta cần tạo ra nguồn điện áp +12V để cấp cho biến áp xung, nuơi IC, các bộ điều chỉnh dịng điện, tốc độ và điện áp đặt . Để ổn định điện áp ra của nguồn nuơi ta dùng hai vi mạch ổn áp 7812 và 7912 cĩ các thơng số sau: + Điện áp đầu vào: Uv = ( 7- 35)V + Điện áp đầu ra: Ur = + 12V với IC7812 và Ur = -12V với IC7912. + Dịng điện đầu ra: Ira = ( 0 -1 )A. Ta thiết kế máy biến áp dùng cho cả việc tạo điện áp xung, đồng pha và tạo nguồn nuơi. - Chọn Diod cho bộ chỉnh lưu nguồn nuơi Chọn Diod loại K∏208A cĩ các thơng số: + Dịng điện định mức: Iđm = 1,5A + Điện áp ngược cực đại của Diod: UN = 100V. Chọn máy biến áp ba pha ba trụ, trên mỗi trụ cĩ 4 cuộn dây: 1 cuộn sơ cấp và 3 cuộn thứ cấp. Tụ C4, C5 dùng để lọc thành phần sĩng hài bậc cao. Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470μF, U = 35V. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT ∗ Máy biến áp tạo nguồn nuơi Mỗi kênh phải dùng 3 KĐTT. Với 3 kênh điều khiển ta phải dùng: 3.3 = 9KĐTT. Chọn 3IC loại TL084. Mỗi IC cĩ 4KĐTT + Cơng suất tiêu thụ ở 3IC TL084 sử dụng làm KĐTT: P3IC = 3PIC = 3.0,68 = 2,04W. + Cơng suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuơi PN = P3IC = 2,04W + Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuơi: VU 54,8 34,2 20 21 == . Lấy U21 = 9V 220~ +12V C B 7812 A C4 C5 C6 C7 7912 C8 (3-5)V 20V -12V + 12V Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT + Dịng điện thứ cấp máy biến áp nguồn nuơi A U PI N 13,0 93 04,2 3 21 21 =×== ∗ Máy biến áp xung Ta dùng mạch chỉnh lưu cầu 3 pha dùng Diod + Điện áp thứ cấp máy biến áp xung: VU 13,5 34,2 12 22 == + Cơng suất biến áp xung cấp cho cực điều khiển Tiristo Pđk = 3.Uđk.Iđk = 3.1,4.0,12 = 0,504W. + Dịng điện thứ cấp biến áp xung A U PI x 056,0 13,53 504,0 3 22 22 =×== ∗ Máy biến áp đồng pha + Điện áp thứ cấp máy biến áp đồng pha: U23 = ( 3 -5)V. Chọn U23 = 5V. + Dịng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha: I23 = 1mA. + Cơng suất biến áp đồng pha Pđph = 3U23.I23 = 3.5.10-3 = 0,015W. ∗ Cơng suất của máy biến áp cĩ kể đến 5% tổn thất trong máy S = 1,05(Px + Pđph + PN) = 1,05 (0,504 + 0,015 + 2,04) → S = 2,7VA ∗ Dịng điện sơ cấp máy biến áp A U SI 3 1 1 10.1,42203 7,2 3 −=×== 6. Tiết diện trụ của máy biến áp 28,0 503 7,26 . cm fm SkQ QT =××== kQ = 6: hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Chuẩn hĩa tiết diện trụ: QT = 0,92cm2 a = 12mm b = 10mm c = 12mms h = 30msm C = 48mm H = 42mm 7. Kết cấu dây quấn sơ cấp - Số vịng dây cuộn thứ cấp 7989 10.92,035,15044,4 220 .44,4 4 1 1 =×××== −TQfB UW vịng Chọn mật độ từ cảm ở trong trụ: B = 1,35T - Tiết diện dây quấn sơ cấp 2 11 1 0015,075,22203 7,2 .3 mm JU SS ≈××== Chọn J1 = J2 = 2,75A/mm2 - Đường kính dây quấn sơ cấp mmSd 043,00015,044 11 =×== ππ Chuẩn hĩa đường kính d1 = 0,1mm để đảm bảo độ bền cơ. Đường kính kể cả cách điện: d1cđ = 0,12mm 8. Kết cấu dây quấn thứ cấp biến áp nguồn nuơi - Số vịng dây thứ cấp biến áp nguồn nuơi 326 220 97989 1 21 121 =×== U UWW vịng - Tiết diện dây quấn thứ cấp biến áp nguồn nuơi 2 221 21 036,075,293 7,2 .3 mm JU SS =××== c hH a a a C .Kích thước mạch từ biến áp a Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT - Đường kính dây quấn thứ cấp biến áp nguồn nuơi mmSd 21,0036,044 2121 =×== ππ Chuẩn hĩa đường kính d21 = 0,21mm Đường kính kể cả cách điện: d21cđ = 0,24mm 9. Kết cấu dây quấn thứ cấp biến áp xung - Số vịng dây thứ cấp biến áp xung 186 220 12,57989 1 22 122 =×== U UWW vịng - Tiết diện dây quấn thứ cấp biến áp xung 2 222 22 064,075,212,53 7,2 .3 mm JU SS =××== - Đường kính dây quấn thứ cấp biến áp xung mmSd 28,0064,044 2222 =×== ππ Chuẩn hĩa đường kính d22 = 0,29mm Đường kính kể cả cách điện d22cđ = 0,33mm 10. Kết cấu dây quấn thứ cấp biến áp đồng pha - Số vịng dây thứ cấp biến áp đồng pha 181 220 57989 1 23 123 =×== U U WW vịng. - Tiết diện dây quấn thứ cấp biến áp đồng pha 2 223 23 065,075,253 7,2 .3 mm JU SS =××== - Đường kính dây quấn thứ cấp biến áp đồng pha mmSd 29,0065,044 2323 =×== ππ Chuẩn hĩa đường kính d23 = 0,29mm Đường kính kể cả cách điện d23cđ = 0,33mm. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Thiết kế hệ điều khiển CL - Đ 68 Nguyễn Thị Kim Oanh – K10 CHƯƠNG VI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỚI PHẢN HỒI ÂM TỐC ĐỘ 1. Đặc tính cơ của hệ chỉnh lưu động cơ với ωmax, ωmin ∗ Đặc tính cơ cao nhất ứng với ωmax - Điện áp đặt lên phần ứng động cơ Udmax = ωđm.kΦđm + Rư∑.Iđm + Tổng điện trở Rư∑ = Rba+Rư+Rdt = 2,9Ω ⇒Udmax = 150.1,37 + 2,9.12 = 240,3V - Tốc độ khơng tải lý tưởng srad k U d o /17637,1 3,240 . max ==Φ=ω - Dịng điện ngắn mạch A R UI u d nm 839,2 3,240max === ∑ - Sai số tốc độ %4,14100 3,240 129,2.% max =××==Δ= ∑ d dmu o U IR s ω ω ∗ Đặc tính cơ thấp nhất với ωmin - Tốc độ thấp nhất cuối dải điều chỉnh srad D /10 15 150max min === ωω - Điện áp đặt lên phần ứng động cơ Udmin = ωmin.kΦ + Rư∑.Iđm → Udmin = 10.1,37 + 2,9.12 = 48,5 V. - Tốc độ khơng tải lý tưởng srad k U d o /4,3537,1 5,48 . min min ==Φ=ω - Dịng điện ngắn mạch A R UI u d nm 7,169,2 5,48min === ∑ Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Thiết kế hệ điều khiển CL - Đ 69 Nguyễn Thị Kim Oanh – K10 - Sai số tốc độ %7,71 5,48 129,2.% min =×==Δ= ∑ d dmu o U IR s ω ω ⇒ Ta thấy ở đặc tính cơ thấp nhất thì sai số tốc độ rất lớn s% = 71,7% và dịng ngắn mạch I nm =16,7A ≈ 1,4Iđm nên động cơ rất dễ bị quá tải dẫn đến cháy. Mặt khác do cĩ bộ biến đổi nên nĩ làm giảm độ cứng đặc tính cơ tức là sai số tốc độ tăng. Vì vậy để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ với độ chính xác cao tức là với sai lệch thấp ta phải tăng độ cứng đặc tính cơ β của truyền động điện. Vấn đề đĩ cĩ thể giải quyết được bằng cách sử dụng các mạch hồi tiếp để thiết lập hệ truyền động điện tự động vịng kín. 2. Hệ thống với phản hồi âm tốc độ Dùng phản hồi âm tốc độ để nâng cao đường đặc tính. Sơ đồ động lực: I (A)12 16,70 10 35,4 150 167 ω (rad/s) CA B ƯT1 T2 T3 FT Uph ω U đ Uđ k α Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Thiết kế hệ điều khiển CL - Đ 70 Nguyễn Thị Kim Oanh – K10 Kh tốc độ động cơ thay đổi so với giá trị đặt, tín hiệu hồi tiếp sẽ thay đổi một cách tỉ lệ, do đĩ điện áp Uđk biến đổi. Kết quả là gĩc mở van α thay đổ và điện áp chỉnh lưu của bộ biến đổi được điều chỉnh theo hướng cần thiết để duy trì giá trị đặt của tốc độ. Phương trình đặc tính cơ khi cĩ phản hồi âm tốc độ M k kk k RR k kk k Uk CL uCL CL dCL . . . 1)( . . 1. 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Φ+Φ +− ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Φ+Φ = ωω ω - Chọn máy phát tốc TM với UđmFT = 60V, nFTđm = 2000vịng/phút. - Hệ số chỉnh lưu Ta cĩ Uđk = (0 – 10)V. Chọn Uđkmax = 10V. Udmax = Udo.cosα = Udo → Udmax = Ud + ΔUba + ΔUv = 220 + 15,4 +1,9 = 237,3V 73,23 10 3,237 max max === dk d CL U U k A4 - + D Uđk = ( 0 – A5 - + Uđ = 10,5V Ư 10V Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Thiết kế hệ điều khiển CL - Đ 71 Nguyễn Thị Kim Oanh – K10 - Điện áp đặt Uđ Uđ = Uđk + Uphω ≤ 12V. Ta chọn: Uđ = 10,5 V; Uphω = 10V. - Thiết kê trong hệ kín với ΔωK = 1rad/s - Điện trở chỉnh lưu: Ω=−=−= 44,1 12 2203,237 u uCL CL I UU R Mặt khác ta cĩ: ( ) 051 115 371 7323 1371 2051441 1 22 , /. , , , ,, . . =→ = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ×+ += ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ Φ+Φ +=Δ ω ωω ω k srad k M k kk k RR CL uCL K - Tốc độ khơng tải lý tưởng srad k kkk Uk ω ωCL dCL o /, , ,, , ,, . . . 59 371 05173231371 5107323 Φ 1Φ = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ×+ ×= ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + = ⇒ ωK = ωoK - ΔωK = 9,5 -1 = 8,5 rad/s - Sai số tốc độ % , % 10100 59 1100Δ =×=×= oω ωs - Hệ số kω1: 043,0 2000 55,910 2 =×== ω ω ω phUk - Hệ số kω1: 22 047,0 05,1 2 1 === ω ω ω k k k 3. Hệ thống với phản hồi âm dịng điện Ta thấy nếu tăng độ cứng đặc tính cơ để giảm sai số tốc độ thì đồng thời dịng điện và mơmen ngắn mạch cũng tăng lên, gây nguy hiểm đối với động cơ và các thiết bị khác. Vì vậy nếu khơng cĩ hình thức hạn chế dịng điện một cách tự động thì các hệ này khơng sử dụng được. Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Thiết kế hệ điều khiển CL - Đ 72 Nguyễn Thị Kim Oanh – K10 Muốn giảm dịng điện và mơmen ngắn mạch ta phải tăng độ cứng đặc tính cơ. Tuy nhiên để đảm bảo yêu cầu ổn định tốc độ trong phạm vi biến thiên dịng điện cho phép của tải, ta chỉ giảm độ cứng khi dịng điện hoặc mơmen vượt quá một ngưỡng - điểm ngắt (Mng; ωng) hoặc (Ing; ωng). Lúc này đặc tính cơ chia ra làm hai đoạn: + Đoạn 1: làm việc từ điểm khơng tải lý tưởng đến điểm ngắt + Đoạn 2: làm việc từ điểm ngắt đến điểm ngắn mạch. Đặc tính này người ta gọi là đặc tính máy xúc. Để thực hiện được ta phải dùng một khâu hồi tiếp âm dịng điện tác động trên ngưỡng Ing. Sơ đồ động lực: Đối với phản hồi âm dịng điện ta cũng dùng bộ khuếch đại như đối với phản hồi âm tốc độ. Phương trình đặc tính cơ khi cĩ phản hồi âm dịng điện: uICLCLu ee dCL IkkRR kk Uk )..(1 . ++Φ−Φ=ω CA B MĐK BDRo Ap Ro Ro Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Thiết kế hệ điều khiển CL - Đ 73 Nguyễn Thị Kim Oanh – K10 Thường người ta lấy Ing = (1,1 -1,3)Iđm. Chọn Ing = 1,2Iđm = 1,2.12 = 14,4A Và Inm = ( 1,5 – 2)Iđm. Chọn Inm = 2Iđm = 2.12 =24A. Chọn máy biến dịng loại: BD 50/5 Dịng điện I2BD: AII BD 710750 5 50 5 22 ,.. === Chọn Ro = 2Ω. ⇒ U2BD = Ro.I2BD = 2.0,7 = 1,4V. Cĩ: Udo = KCL.U2BD = 1,17 .1,4 = 1,638A.( K = 1,17 _ CL tia 3 pha) Chọn UPHI = 1V. Hệ số phản hồi dịng điện: 040 12 1 1 , − === I Uk PHII Tốc độ khơng tải lý tưởng: srad k Uk ω dCLo /, ,, 182 371 5107323 Φ =×== Theo yêu cầu của đề bài thì tọa độ điểm ngắt N(Ing; ωng) phải thỏa mãn phương trình: srad I k kk k RR k kk k Uk ng ng e CL uCL e CL e dCL ng /84,14 37,1 05,173,23 137,1 205,144,1 37,1 05,173,23 137,1 5,1073,23 . 1 . 1 . =× ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ×+ +− ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ×+ ×=→ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Φ+Φ +− ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Φ+Φ = ω ω ωω → Tọa độ điểm ngắt N ( Ing = 14,4A; ωng = 8rad/s). Mặt khác điểm N cũng phải thỏa mãn: Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn TBĐ - ĐT Thiết kế hệ điều khiển CL - Đ 74 Nguyễn Thị Kim Oanh – K10 sradωωωωωω IkkRR kk Uk ω ngoKKong CLICL dCL ng / )..( −− 1748182ΔΔ Φ 1 Φ =−=−=⇒−=→ ++−= Nên ta cĩ: độ sụt tốc ΔωK 720 14712 371 73232051441 Φ Δ , / , ,,, . . − − =→ =××++=++= I ICLPHICL K k sradkI k kkRR ω Hệ số: 9 080 720 1 2 === , , I I I k kk ⇒ Đặc tính cơ khi dùng phản hồi. ω(rad/s) 9,5 8,5 8 0 12 14,4 24 I(A)