11018_Thiết kế chế tạo bộ chỉnh lưu tia ba pha điều khiển động cơ một chiều

1

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ CHỈNH LƯU THYRISTOR
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Hải Phòng – 2016

2

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ CHỈNH LƯU THYRISTOR
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Sinh viên: Vũ Hải Sơn
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đoàn Phong

Hải Phòng – 2016

3

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP TỰ DO HẠNH PHÚC
—————-o0o—————–
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên: Vũ Hải Sơn

Mã sinh viên: 1212102003
Lớp: ĐC1601

Ngành: Điện Tự Động CN
Tên đề tài: Thiết kế chế tạo bộ chỉnh lưu Thyristor điều khiển động cơ một
chiều.

4

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp
(về lý luận, thực tiễn, các số liệu tính toán và các bản vẽ).
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp.
…………………………………………………………………………………………………………
5

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Người hướng dẫn thứ nhất
Họ và tên : Nguyễn Đoàn Phong
Học hàm, học vị : Thạc sĩ
Cơ quan công tác : Đại Học Dân Lập Hải Phòng
Nội dung hướng dẫn : Toàn bộ đề tài
Người hướng dẫn thứ hai
Họ và tên :
Học hàm, học vị :
Cơ quan công tác :
Nội dung hướng dẫn :
Đề tài được giao ngày tháng năm 2016
Yêu cầu phải hoàn thành trước ngày tháng năm 2016
Đã nhận nhiệm vụ Đ. T. T. N

Đã nhận nhiệm vụ Đ. T. T. N

Sinh viên

Cán bộ hướng dẫn Đ. T. T. N

Vũ Hải Sơn

Th.S Nguyễn Đoàn Phong
Hải Phòng, ngày ……tháng …… năm 2016
HIỆU TRƯỞNG

GS.TS.NGƯT Trần Hữu Nghị
6

PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
2. Đánh giá chất lượng của Đ. T. T. N (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong
nhiệm vụ Đ. T. T. N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán các giá trị sử
dụng, chất lượng các bản vẽ …).
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
2. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn:
(Điểm ghi bằng số và chữ)
Ngày ……tháng ……năm 2016
Cán bộ hướng dẫn chính
(Họ tên và chữ ký)

7

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
1. Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số
liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương pháp tối ưu, cách tính toán chất
lượng thuyết minh bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài.
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
2. Cho điểm của cán bộ chấm phản biện.
(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày ……tháng ……năm 2016

Người chấm phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)
8

LỜI NÓI ĐẦU

Sự bùng nổ của tiến bộ khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vực điện, điện
tử, tin học trong những năm gần đây đã ảnh hưởng sâu sắc cả về lý thuyết và
thực tiễn và ứng dụng rộng rãi có hiệu quả cao trong rất nhiều lĩnh vực khác
nhau. Đặc biệt là lĩnh vực điều khiển tự động và các dây chuyền công nghiệp
khép kín ra đời trong đó có lĩnh vực điều khiển động cơ điện .
Điều khiển động cơ điện một chiều là một lĩnh vực không mới và được
ứng dụng rất nhiều trong thực tế công nghiệp sản xuất, có khá nhiều các
phương án điều khiển . Trong giới hạn đồ án tốt nghiệp vận dụng các linh
kiện điện tử đơn giản và các phương pháp điều khiển được học . Em được
giao nhiệm vụ“ thiết kế chế tạo bộ chỉnh lưu tia ba pha điều khiển động cơ
một chiều “ do thầy giáo Th.S Nguyễn Đoàn Phong hướng dẫn
Nội dung đề tài bao gồm các chương :
 Chương 1 : Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương pháp
điều chỉnh tốc độ.
 Chương 2 : Tổng quan về bộ chỉnh lưu tia 3 pha.
 Chương 3 : Tính toán và thiết kế mạch động lực bảo vệ
 Chương 4 : Tính toán mạch điều khiển

9

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ
1.1. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.1.1 Khái quát chung
Động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ quay liên tục
trong một phạm vi rộng và trong nhiều trường hợp cần có đặc tính cơ
đặc biệt, thiết bị đơn giản hơn và rẻ tiền hơn các thiết bị điều khiển của
động cơ bap ha. Vì một số ưu điểm như vậy như vậy nên động cơ điện
một chiều được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp , trong giao
thông vận tải…
1.1.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều.
Động cơ điện một chiều chia thành 2 phần chính:
– Phần tĩnh( Stato) gồm :
+ Cực từ chính : là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lõi sắt cực từ và
dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cưc từ
 Lõi sắt cực từ làm bằng lá thép kỹ thuật điện dày(0,5-1mm)
ép lại và cán chặt
 Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và
mỗi cuộn dây đều được cách điện kỹ thành một khối và tẩm
sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích
từ đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau
Trong các máy có công suất nhỏ cực từ chính là một nam châm vĩnh
cửu. Còn trong máy có công suất lớn cực từ là nam châm điện.
+ Cực từ phụ đặt giữa cực từ chính và dùng để cải thiện tình trạng
làm việc của máy điện và đổi chiều.
10


Lõi thép cực từ phụ có thể có một khối hoặc được ghép bằng
các lá thép tùy theo chế độ làm việc.Cực từ phụ cũng được
gắn vào vỏ máy nhờ những bulong
+Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ
máy. Trong động cơ nhỏ và thường dùng tấm thép dày uốn hàn lại.
Trong động cơ điện lớn thường dùng thép đúc.
+ Các bộ phận khác
-Nắp động cơ : để bảo vệ động cơ khỏi bị những vật ngoài rơi vào
làm hư hỏng dây cuốn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện.
Trong động cơ điện nhỏ và vừa , nắp động cơ có tác dụng làm giá
đỡ ổ bi
-Cơ cấu chổi than : để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu
chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo
tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và
cách điện với giá.
– Phần quay (Roto) gồm :
+ Lõi sắt phần ứng : dùng để dẫn từ , thường dùng những tấm thép
kỹ thuật điện dày 0.5 mm phủ cách điện ở hai mặt rồi ép chặt lại để
giảm hao tổn do dòng điện xoáy gây lên. Trên lá thép có dập hình
dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.
Trong những động cơ cỡ nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép chặt trực
tiếp vào trục. Trong động cơ điện cỡ lớn , giữa trục và lõi sắt có đặt
gia roto. Dùng giá roto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm
nhẹ trọng lượng roto. Trong động cơ cỡ trung trở lên người ta còn
dập những lỗ thông gió để ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những
lỗ thông gió dọc trục . Trong động cơ cỡ lớn thì lõi sắt chia thành
từng đoạn nhỏ, giữa các đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe thông
11

gió ngang trục. Khi động cơ làm việc, gió thổi qua các khe làm
nguội dây quấn và lõi sắt.
+ Dây quấn phần ứng : là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện
chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc
cách điện. Trông động cơ điện nhỏ thường dùng dây tiết diện tròn.
Trong động cơ điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ
nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.
+ Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều
dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp có nhiều phiến đồng
có đuôi nhận cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4mm đến
1,2mm và hợp thành một trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp
chữ V ép chặt lại. Giữa vành góp có cao hơn một ít để hàn các đầu
dây của phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng.
+ Các bộ phận khác
– Cánh quạt : Dùng để quạt gió làm nguội động cơ. Động cơ điện một
chiều thường được chế tạo theo kiểu bảo vệ . Ở hai đầu lắp động cơ
có lỗ thông gió . Cánh quạt lắp trên động cơ, khi động cơ quay, cánh
quạt hút gió từ ngoài vào động cơ . Gió đi qua vành góp, cực từ, lõi
sắt và dây cuốn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội động cơ .
– Trục động cơ : trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ
bi . Thường được làm bằng thép cacbon tốt.
1.1.3 Phân loại động cơ điện một chiều
– Động cơ điện một chiều kích từ độc lập : có cuộn kích từ được cấp
điện từ một nguồn điện ngoài độc lập với nguồn điện cấp cho mạch
phần ứng.
– Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp : có cuộn kích từ mắc nối
tiếp với cuộn dây phần ứng.
12

– Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp : gồm 2 dây quấn kích từ là
dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp
1.1.4 Sơ đồ nguyên lý của động cơ một chiều kích từ độc lập
Khi nguồn điện một có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần
ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau,
lúc này động cơ được gọi là kích từ độc lập
Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt , dây cuốn
kích từ sinh ra từ thông Ø.Trong tất cả các trường hợp , khi mở máy
bao giờ cũng phải đảm bảo có Ømax tức là phải giảm điện trở của
mạch kích từ Rkt đến nhỏ nhất có thể. Cũng cần đảm bảo không xảy
ra đứt mạch kích thích vì khi đó Ø = 0, M = 0, động cơ sẽ không
quay được, do đó Eư = 0 và theo biểu thức U = Eư + RưIư thì dòng
điện Iư sẽ rất lớn làm cháy động cơ. Nếu momen do động cơ điện
sinh ra lớn hơn momen cản (M > MC) roto bắt đầu quay và suất điện
động Eư sẽ tăng lên tỉ lệ với tốc độ quay n. Do sự xuất hiện và tăng
lên của Eư dòng điện Iư sẽ giảm theo , M giảm khiến n tăng chậm
hơn . Tăng dần Iư bằng cách tăng Uư hoặc giảm điện trở mạch điện
phần ứng cho đến khi máy đạt tốc độ định mức. Trong quá trình tăng
Iư cần chú ý không để lớn quá so với Iđm để không xảy ra cháy động
cơ.
1.2 PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ

RKT
CKT
Rf
Uư

IKT
E
UK
T
Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý đặc
tính cơ
13

Theo sơ đồ hình (1.1) ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp của mạch
phần ứng như sau:

Uư = Eư + (Rư +Rf)Iư ( 1.1)
Trong đó:Uư – điện áp phần ứng, (V)

Eư – sức điện động phần ứng,(V)

Rư – điện trở của mạch phần ứng, ()

Rf – điện trở phụ trong của mạch phần ứng, ()
Với:
Rư = rư + rcf + rb + rct
Trong đó: rư – điện trở cuộn dây phần ứng.

rcf – điện trở cuộn cực từ phụ.

rb- điện trở cuộn bù.

rct- điện trở tiếp xúc chổi than.

Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
Eư =



k
a
pN

2

Trong đó: p – số đôi cực từ chính.

N – số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng.
A – số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng.
 – từ thông kích từ dưới một cực từ.
 – tốc độ góc,rad/s.
k =
a
pN

2
– hệ số cấu tạo của động cơ.
Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mômen cơ trên trục động cơ
bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M. Nghĩa là Mđt= Me= M. Khi đó ta được:
14

 =
M
K
R
R
K
U
f
2
)
( 



–
–
(1.2)
Đây là phương trình đặc tính cơ động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Theo các đồ thị trên, khi Iư= 0 hoặc M = 0 ta có:

 =
o
U



K
–

0: gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.

Còn khi  = 0 ta có: Iư =
nm
f
I
R
R
U


–

Và M = KInm = Mnm Inm,

Hình 1.2 : Đặc tính cơ của động cơ điện

Inm,Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch.

Mặt khác từ phương trình đặc tính cũng có thể được viết dưới dạng:

 =








o
K
RI
U
K
–

 =








o
K
RM
U
2
)
(
K
–

 =

K
–
U

M
K
R
I
K
R
2
)
( 




–

: gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M.

b. Đặc tính cơ của động cơ điện một
chiều kích từ độc lập
0
a. Đặc tính cơ điện của động cơ điện một
chiều kích từ độc lập
0
đm
đm

Iđm
Inm
I
I


Mđm
Mnm
15

1.2.1 Xét các ảnh hưởng các tham số đến đặc tính cơ
Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến đặc tính
cơ: Từ thông động cơ , điện áp phần ứng Uư, và điện trở phần ứng động
cơ.Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó:
1.2.1.1Ảnh hưởng của điện trở phần ứng
Giả thiết rằng Uư=Uđm= Const và  = đm=const.
Muốn thay đôi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào
mạch phần ứng.

Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:

o =
const
K
U
dm
dm

*

Độ cứng đặc tính cơ:

var
)
(
2








f
R
R
K
M
–



Khi Rf càng lớn  càng nhở nghĩa là
đặc tính cơ càng dốc.
Ưng với Rf=0 ta có đặc tính cơ tự nhiên:

–
R
K
dm
TN
2
)
( 




(1.3)

TN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả cá
đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện trở Rf ta được một
họ đặc tính biến trở như hình ứng với mổi phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn
thì tốc độ cơ càng giảm, đồng thời dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn
0
TN(Rn)
Hình 1.3 : Ảnh hưởng của điện trở phần ứng
Rf1
Rf2
Rf3
Rf4
Mc
M
16

mạch củng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn
chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản.
1.2.1.2Ảnh hưởng của điện áp phần ứng

Giả thiết từ thông  = đm= const, điện trở phần ứng Rư = const. Khi
thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm, ta có:

Tốc độ không tải:

var



dm
x
ox
K
U


Độ cứng đặc tính cơ:

const
R
K




–
2
)
(


Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc
tính cơ song song như trên

Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch,
dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ củng giảm ứng với
một phụ tải nhất định. Do đó phương pháp này củng được sử dụng để điều
chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động.
1.2.1.3 Ảnh hưởng của từ thông

Giả thiết điện áp phần ứng Uư= Uđm= const. Điện trở phần ứng Rư =
const. Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ Ikt động cơ. Trong
trường hợp này:

0
01
02
03
04
Uđm
U1
U2
U3
U4
Mc
Hình 1.4 : Ảnh hưởng của điện áp phần ứng
M(I)
17

TN
MC

Tốc độ không tải : ox =
var

x
dm
K
U

Độ cứng đặc tính cơ : =
var
)
(
2



–
R
K
x

Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông.
Nên khi từ thông giảm

dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông. Ta nhận thấy rằng
khi thay đổi từ thông:
Dòng điên ngắn mạch:
Inm =
const
R
U dm 
–

Mômen ngắn mạch:

Mnm=KxInm=Var
Các đặc tính cơ điện và đặc tính của động cơ khi giảm từ thông được
biểu diễn ở hình (1.5)a. Với dạng mômen phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm
việc của động cơ khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên, như ở hình
(1.5)b.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU
1.3.1 Phương pháp điều khiển bằng điện trở phụ phần ứng


b. Đặc tính cơ của động cơ điện một
chiều kích từ độc lập khi giảm tư thông

Hình 1.5 : Ảnh hưởng của từ thông
a. Đặc tính cơ điện của động cơ điên một
chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông
02
01
0
0
2
1
đm
02

01
2
đm
1
Mc
M
Inm
0
18

 Nguyên lý điều chỉnh
Nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Lúc này giá trị điện
trở mạch phần ứng R = Rư + Rf . Khi tăng giá trị của Rf thì tốc độ của
động cơ giảm, khi giảm giá trị của Rf thì tốc độ của động cơ tăng.
Tốc độ không tải lý tưởng :=
𝑈𝑑𝑚
𝑘.∅𝑑𝑚= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
 Nhận xét : Nếu Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời Inm
và Mnm cũng giảm. Phương pháp này dùng để hạn chế dòng điện động
cơ khi khởi động
– Ưu điểm : Đơn giản, dễ thực hiện
– Nhược điểm : + Độ cứng đặc tính cơ thấp
+ Tổn thất năng lượng trên điện trở lớn
+ Phạm vi điều chỉnh hẹp
1.3.2 Phương pháp điều chỉnh bằng từ thông kích từ
 Nguyên lý điều chỉnh
Điều chỉnh từ thông kích từ của động cơ điện một chiều là điều chỉnh
momen điện từ của động cơ M = k.Ø. Iư và sức điện động quay của
động cơ Eư = k.Ø.
Để thay đổi được tốc độ  ta cần thay đổi Økt mà từ thông kích từ do
dòng kích từ sinh ra. Vậy để điều chỉnh Økt ta mắc thêm biến trở Rv
vào mạch kích từ
– Tốc độ không tải lý tưởng : =
𝑈𝑑𝑚
𝑘.∅𝑑𝑚= 𝑣𝑎𝑟
– Độ cứng đặc tính cơ : 𝛽=
(𝑘∅𝑥)2
𝑅𝑢
= 𝑣𝑎𝑟
– Momen ngắn mạch : Mnm = k.Øx.Inm = var(Mnm > Mnm1> Mnm2 )
Do cấu tạo của động cơ điện , thực tế hướng điều chỉnh giảm từ
thông. Nên khi từ thông giảm thì x tăng, còn  giảm
+ Tốc độ nhỏ nhất bị chặn bởi đặc tính tự nhiên (Ø=Øđm)
19

+ Tốc độ lớn nhất max bị giới hạn bới độ bền cơ khí và điều kiện
chuyển mạch của động cơ
Ưu điểm : Công suất mạch điều chỉnh nhỏ, tổn thất năng lượng nhỏ.
Cũng có thể sản xuất những động cơ giới hạn điều chỉnh 1:5 hoặc
đến 1:8 nhưng phải dùng những phương pháp khống chế đặc biệt,
do đó cấu tạo và công nghệ chế tạo phức tạp khiến cho giá thành của
máy tăng lên
1.3.3 Phương pháp điều chỉnh động cơ điện một chiều bằng thay đổi điện
áp phần ứng
Từ phương trình đặc tính cơ :=
𝑈𝑢
𝑘.∅−
𝑅𝑢+ 𝑅𝑓
(𝑘∅)2 𝑀
Khi thay đổi điện áp phần ứng ta có :
– Tốc độ không tải lý tưởng: =
𝑈𝑑𝑚
𝑘.∅𝑑𝑚= 𝑣𝑎𝑟
– Độ tính của đặc tính cơ : : 𝛽=
(𝑘∅)2
𝑅𝑢
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
– Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ
nguồn điều áp như: máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van
hoặc khuếch đại từ… Các bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay
chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức
điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu
– Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc
lập:
– Ta có tốc độ không tải lý tưởng: no = Uđm/KEđm.
– Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện
áp đặt vào phần ứng động cơ sẽ giữ nguyên độ cứng của đường đặc
M
K
K
R
R
K
U
n
M
E
f
u
E
2





20

tính cơ nên được dùng nhiều trong máy cắt kim loại và cho những
tốc độ nhỏ hơn ncb.
*Ưu điểm: Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, vô cấp có nghĩa
là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở
không tải lý tưởng.
*Nhược điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên
vốn đầu tư cơ bản và chi phí vận hành cao.

21

Hình 2.2 :Sơ đồ dạng sóng tia 3 pha
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU TIA 3 PHA
2.1 SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU HÌNH TIA 3 PHA

Hình 2.1: Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha
R
E
L
T3
T2
T1
A
B
C
a
b
c
22

Sơ đồ chỉnh lưutia 3 pha
Gồm 1 máy biến áp 3 pha có thứ cấp nối Yo, 3 pha Thyristor nối với tải
như hình 2.1
 Điều kiện khi cấp xung điều khiển chỉnh lưu:
+Thời điểm cấp xung điện áp pha tương ứng phải dương hơn so với trung
tính.
+Khi biến áp đấu hình sao (Y)trên mỗi pha A,B,C nối một van.3 catod
đấu chung cho điện áp dương của tải ,còn trung tính biến áp, sẽ là điện áp âm.
Ba pha này dịch góc 120o theo các đường cong điện áp pha ,có điện áp của 1
pha dương hơn điện áp của 2 pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kì .
+Nếu có các Thyristor khác đang dẫn thì điện áp pha tương ứng phải
dương hơn pha kia. Vì thế phải xét đến thời gian cấp xung đầu tiên.
Góc mở tự nhiên:
+Góc mở  được xác định từ lúc điện áp đặt lên van tương ứng chuyển
từ âm đến 0 (từ đóng sang khoá) cho đến khi bắt đầu đặt xung điều khiển vào.
+Điện áp gây nên quá trình chuyển mạch: điện áp dây.
+








0

Trong đó :: góc dẫn
: góc chuyển mạch
2.1.2 Nguyên lý hoạt động
2.1.2.1 Xét khi góc mở  = 0

23

Hình 2.3 : Góc mở  = 0

– Điện áp pha thứ cấp máy biến áp


sin
u
2
v
2
a



2
2
sin
2
/ 3
b
v
u







2
2
sin
2
/ 3
c
v
u





– Qua hình trên ta thấy:
id
E
i2
E
i3
E
i1
E
Va
Vb
Vc
u
1
2
3
4






24

 Lúc
2
1






c
b
a
v
v
v


.
a
v có giá trị lớn nhất nên T1 mở cho dòng chạy
qua T2; T3 khoá
R
E
v
i
a
1



 Lúc
3
2






a
c
b
v
v
v


.
b
v có giá trị lớn nhất nên T2 mở cho dòng
chạy qua T1; T3 khoá
R
E
v
i
b
2



Lúc
1
3





.
b
a
c
v
v
v


, T3 mở; T1, T2 khoá;
R
E
v
i
c
3



Trong đó: R: điện trở của động cơ.

E: suất điện động phản kháng của động cơ.
R
E
u
I
d
d



Dòng trung bình:
5
6
1
2
3
6
1
.
2
3
d
d
I
I
I
I
I d










2.1.2.2 Xét khi góc mở  0
Giả thiết tải : R, L,Eu , chuyển mạch tức thời.
Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp:

sin
1
m
U
u 

)
3
2
sin(
2



m
U
u

3
2
sin(
)
3
m
u
U





*Nhịp V1: khoảng thời gian từ
1
2



. Tại
1
 điện áp đặt lên u1> 0, có
xung kích khởi: T1 mở, khi đó:












0
0
0
1
3
3
1
2
2
1
u
u
u
u
u
u
u
v
v
v

T1 mở, T2, T3 đóng, lúc này:
25

+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u1 : ud = u1
+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện qua van 1:
id = Id = i1
+Dòng điện qua T2, T3 bằng 0: i2 = i3 = 0
Trong nhịp V1: uV2 từ âm chuyển lên 0, khi uV2 = 0 thì T2 mở, lúc này uV1
= u1 – u2 = 0 và bắt đầu âm nên T1 đóng, kết thúc nhịp V1, bắt đầu nhịp V2.
*Nhịp V2: từ
2
3




Lúc này : 









2
3
3
2
1
1
2
0
u
u
u
u
u
u
u
v
v
v

T2 mở, T1, T3 đóng.
+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u2:
ud = u2
+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 2: id = Id = i2
+Dòng điện qua T1, T3 bằng 0:
i1 = i3 = 0
Trong nhịp V2: uV3 từ âm chuyển lên 0, khi uV3 = 0 thì T3 mở, lúc này uV2
= u2 – u3 = 0 và bắt đầu âm nên T2 đóng, kết thúc nhịp V2, bắt đầu nhịp V3.
*Nhịp V3: từ
3
4




Lúc này :
3
1
1
3
2
2
3
0
v
v
v
u
u
u
u
u
u
u











T3 mở, T1, T2 đóng.
+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u3:
ud = u3
+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 3: id = Id = i3
+Dòng điện qua T1, T2 bằng 0:
i1 = i2 = 0
Trong nhịp V3: uV1 từ âm chuyển lên 0, khi uV1 = 0 thì T1 mở, lúc này uV3
= u3 – u1 = 0 và bắt đầu âm nên T3 đóng, kết thúc nhịp V3, bắt đầu nhịp V1.
Trong mạch ,dạng sóng của dòng điện phụ thuộc vào tải, tải thuần trở
dòng điện id cùng dạng sóng ud ,khi điện kháng tải tăng lên ,dòng điện càng