Đang tải... (xem toàn văn)
Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều
Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều Đ 2.1. Phơng pháp chỉnh lu . 2.1.1.Chỉnh lu cầu một pha đối xứng tải R_L tổng quát . 2.1.1.1.Sơ đồ nguyên lý. T1T4 T2 T3 i1 i2 id LdRd Hình2.1: Chỉnh lưu cầu một pha đối xứng tải R-L 2.1.1.2.Nguyên lý làm việc . 0 t 2 U 2 Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 12 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều t2 2 t1 i d U d 0 t 0 t I d i T1,3 I d 0 t i T2,4 I d t i 1 = i 2 I d - I d I d 0 t 0 2 2U t U ng T1 Hình 2.2: Đồ thị dạng điện áp ra chỉnh lưu cầu một pha tải R-L Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 13 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều - Nửa chu kỳ đầu t = 0 ữ thì T 1 , T 2 thoả mãn điều kiện cần để dẫn dòng điện .Tại thời điểm t = t 1 đa xung nên cực điều khiển để mở T 1, T 2 T 1, T 2 dẫn khi đó điện áp tải U d = U 2 ,đến thời điểm t = thì U 2 đổi dấu nhng do tải trở cảm nên điện cảm tiếp tục cấp dòng duy trì theo chiều cũ nên T 1 ,T 2 vẫn dẫn cho đến thời điểm t = t 2 khi đa xung nên cực điều khiển mở T 3 ,T 4 ,khi đó T 1 ,T 2 bị khoá cỡng bức còn T 3 , T 4 sẽ dẫn dòng. Và T 3 ,T 4 dẫn cho đến khi đa xung nên cực điều khiển mở T 1 ,T 2 và điện áp trên tải U d = U 2 . - Đồ thị dạng điện áp tải nh hình vẽ . - Vì tải trở cảm nên dòng điện tải I d đợc san phẳng . - Dạng dòng điện i 1 ,i 2 có dạng hình sin chữ nhật nh hình vẽ . - U ngT1 có dạng nh hình vẽ . - Các công thức tính toán : 22 = cosU d 2 U Z d U d = I d I d 2 I T = 1 2U ngT = U 2 2.1.2.Chỉnh lu cầu một pha không đối xứng . 2.1.2.1.Sơ đồ mắc catốt chung . 2.1.2.1.1.Sơ đồ nguyên lý . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 14 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều T1 D2 D1 T2 i1 i2 id LdRd Hình2.3: Cầu không đối xứng tải R-L mắc catốt chung U 2 U 1 2.1.2.1.2.Nguyên lý làm việc . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 15 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều t U d T 1 T 2 0 t t t t I D2 I D1 I T2 I T1 0 0 0 0 Hình2.4: Đồ thị dạng điện áp ra t 0 i d I d t 1 t 2 Sơ đồ các van Thyristor mắc theo kiểu catốt chung chúng đợc mở ở các thời điểm góc mở của nó. Các van điốt chúng luôn mở tự nhiên theo điện áp nguồn . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 16 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều - Tại thời điểm t = t 1 cho xung điều khiển vào mở T 1 . Trong khoảng thời gian từ t 1 đến , Thyristor T 1 và điốt D 2 mở cho dòng chảy qua. Khi U 2 bắt đầu đổi dấu,điốt D 1 mở ngay ,T 1 tự nhiên bị khoá lại,dòng i d = I d chuyển từ T 1 sang D 1 . - Từ thời điểm t = ữ(+ ) thì có điốt D 1 và T 1 cùng dẫn cho dòng chảy qua nên U d = 0 . - Tại thời điểm t = t 2 = (+) thì cho xung điều khiển mở T 2 . Dòng tải i d = I d chảy qua điốt D 1 và Thyristor T 2 . Điốt D 2 bị khoá lại . - Trong sơ đồ này ,góc dẫn dòng của Thyristor và điốt là không bằng nhau . Góc dẫn dòng của điốt là D = (0 ữ ) , còn góc dẫn dòng của Thyristor là T = ( ữ +) . Nh vậy ở sơ đồ này có hai đoạn dẫn của của hai nhóm van T 1 ,D 1 và T 2 ,D 2 do đó ở những đoạn này tải bị ngắn mạch nên U d = 0. Nh vậy dòng i d vẫn liên tục, song dòng i 2 lại đứt đoạn do dòng i d chảy qua hai van điốt thẳng hàng mà không về nguôn. Điều này sẽ có lợi về năng lợng vì năng lợng không bị trả về nguôn mà giữ lại trong tải . - Trị trung bình điện áp tải : 2 cos1 + U d = 0.9U 2 - Trị trung bình dòng điện tải: I d = Rd Ud . - Trị trung bình dòng điện qua Thyristor là: I T = 2 d I . 2.1.2.2.Sơ đồ thyristor mắc thẳng hàng . 2.1.2.2.1.Sơ đồ nguyên lý . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 17 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều T 1 T 2 D 1 D 2 i1 i2 id LdRd Hình2.5: Cầu không đối xứng tải R-L thyristor mắc thẳng hàng 2.1.2.2.1.Nguyên lý làm việc . Trong sơ đồ này các điôt D 1 ,D 2 vẫn mở tự nhiên ở nửa đầu các chu kỳ: D 1 mở khi U 2 âm; D 2 mở khi U 2 dơng. Các Thyristor mở theo góc mở .Tuy nhiên các van khoá theo nhóm :D 1 dẫn sẽ làm T 1 khoá,T 1 dẫn thì D 1 bị khoá . Tơng tự D 2 dẫn thì T 2 khoá và ngợc lại,T 2 dẫn thì D 2 khoá . - Tại thời điểm t =t 1 cho xung điều khiển mở Thyristor T 1 . Trong khoảng thời gian từ t 1 ữ , Thyristor T 1 và điốt D 2 cho dòng chảy qua. Khi U 2 bắt đầu đổi dấu, điốt D 1 mở ngay làm cho Thyristor T 1 tự nhiên bị khoá lại, dòng i d = I d chuyển từ T 1 sang D 1 . Điốt D 1 và D 2 cùng cho dòng chảy qua,U d = 0 . - Trong khoảng ữ (+) thì điốt D 1 ,D 2 dẫn . - Tại thời điểm t = t 2 = ( + ) cho xung điều khiển mở T 2 . Dòng tải i d = I d chảy qua điốt D 1 và T 2 . Điốt D 2 bị khoá lại. Nh vậy từ thời điểm t = (+) ữ 2 thì T 2 ,D 1 cùng dẫn, T 1 dẫn làm D 2 khoá U d = - U 2 . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 18 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều - Trong sơ đồ này ta thấy góc dẫn dòng của Thyristor và của điốt không bằng nhau. Góc dẫn của điốt là D = ( + ) , còn góc dẫn của Thyristor là T = ( - ) . Trong khoảng thời gian t = ữ (+) thì chỉ có điốt D 1 ,D 2 dẫn dòng, tải bị ngắn mạch nên ở các đoạn này điện áp tải U d = 0 . - Dạng điện áp U d nh hình vẽ ,đồ thị dẫn của van cho thấy chúng dẫn không bằng nhau : + Thyristor dẫn trong khoảng ( - ) . + Điốt dẫn trong khoảng ( + ) . - Trị trung bình điện áp tải : 2 cos1 + U d = 0.9U 2 - Trị trung bình của dòng điện tải : I d = Rd Ud - Trị trung bình dòng điện qua van là : I T = 2 1 I d d = 2 I d ; I D = 2 1 + 0 I d d = 2 + I d ; Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 19 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều t t t t t 0 0 U d I D1 I D2 I T2 I T1 0 0 0 Hình2.6: Đồ thị dạng điện áp ra t 1 t 2 Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 20 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Đ 2.2. Phơng pháp xung áp . 2.2.1.Định nghĩa bộ điều chỉnh xung áp một chiều . Bộ điều chỉnh xung áp một chiều dùng để biến đổi điện áp một chiều cố định thành các mức điện áp một chiều khác nhau cấp ra phụ tải. Tuỳ theo nhịp độ đóng - cắt mà có thể điều chỉnh công xuất nguồn cấp ra phụ tải. Bộ điều chỉnh xung áp còn gọi là bộ biến đổi một chiều - một chiều hay bộ băm điện áp một chiều. 2.2.2.Bộ điều chỉnh xung áp một chiều . 2.2.2.1.Sơ đồ nguyên lý . T Do ON OFF Hình 2.7: Bộ điều chỉnh xung áp một chiều. + - U 2.2.2.2.Nguyên lý làm việc . - Khi bộ khoá đóng thì tải đợc cấp nguồn, khi bộ khoá cắt thì tải bị ngắt khỏi nguồn. Nếu thời gian đóng là t t ,thời gian cắt là t K thì chu kỳ đóng cắt là : T = t t + t K . - Điện áp, cấp cho phụ tải sẽ không liên tục mà có dạng một chuỗi xung điện áp chữ nhật . - Giá trị trung bình của điện áp cấp cho phụ tải sẽ là : T U t dt U T U ng t T ng T == 0 1 Nếu đặt = T t t , gọi là hệ số lấp đầy xung thì : U d = U ng . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 21 [...]... thyristor vì nó đơn giản tin cậy điều chỉnh rễ dàng và ít tốn kém về kinh tế so với bộ điều chỉnh xung áp một chiều Đ 2.3 Hệ truyền động chỉnh lu -động cơ một chiều 2.3.1.Giới thiệu chung - Hệ truyền động T - Đ là hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ thông qua bộ biến đổi chỉnh lu thyristor, điện áp thay đổi... Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều i1 T4 T1 i2 T2 T3 Rf Đ CK Rf U kt - + Hình2.13: Hệ truyền động chỉnh lưu - động cơ một chiều (T-Đ) Dòng điện chỉnh lu Id chính là dòng điện phần ứng động cơ điện Phơng trình đặc tính cơ của hệ T- Đ là : = Rư E d0 cos M ( K Đ)2 K Đ Trong đó Ru là tổng trở toàn mạch phần ứng động cơ - Góc mở càng lớn thì điện áp đặt vào phần ứng động cơ càng nhỏ... điện động (loại R+L+E) thì dòng điện trung bình qua tải là : Itb = Utb - E0 U - E0 = R R Ut Utb t 0 tt tK iu t 0 i DO t it i tb t 0 Hình2.9: Đồ thị dạng điện áp ra Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 23 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều - Nếu phụ tải là động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì do U tb=U nên ta có phơng trình đặc tính cơ của động cơ khi sử dụng bộ điều chỉnh. .. càng nhỏ Khi đó đặc tính cơ hạ thấp và ứng với một mô men cản Mc nào đó, tốc độ động cơ giảm (A > B > C) 2.3.2.2.Chế độ dòng điện liên tục Từ phơng trình đặc tính cơ : Rư cos = E0 M (K Đ )2 KĐ + Độ cứng đặc tính cơ Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 27 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều = (K Đ) 2 Rư + Tốc độ không tải lý tởng tuỳ thuộc vào góc điều khiển 0 = E 0... góc điều khiển từ ( 00 ữ ), sức đIện động chỉnh lu biến thiên từ (Ed0 ữ -Ed0) và ta đợc một họ đặc tính cơ song song nằm ở nửa bên phải của mặt phẳng toạ độ ( ,M ) do các van không cho dòng điện phần ứng đổi chiều + Khi tăng góc điều khiển trong vùng: 0 /2 ,bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lu, động cơ làm việc ở chế độ động cơ nếu sức điện động E còn dơng và ở chế độ hãm nếu sức điện động. .. Hệ thống T - Đ có khả năng điều chỉnh trơn ( ~1) với phạm vi điều chỉnh rộng (D ~ 102ữ103).Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn ,không gây ồn Nhng có nhợc điểm là trị số cos thấp, nhất là điều chỉnh sâu Dòng điện chỉnh lu có biên độ đập mạch cao, gây ra tổn hao phụ trong động cơ và có thể làm xấu dạng điện áp nguồn 2.3.2.Hệ truyền động chỉnh lu - động cơ một chiều 2.3.2.1.Sơ đồ nguyên... 24 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Ut Utb t 0 t1 t2 I t 0 Hình2.11: Đồ thị dạng điện áp ra 2.2.5.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đảo chiều cả điện áp và dòng điện 2.2.5.1.Sơ đồ nguyên lý + OFF D1 K1 ON ON K2 D2 Pt U=const D4 - OFF OFF ON K4 OFF ON D3 K3 Hình2.12: Bộ điều chỉnh xung áp một chiều đảo chiều điện áp và dòng điện 2.2.5.2.Nguyên lý làm việc - Việc điều khiển thông... thị đờng đặc tính cơ là những đờng thẳng song song giống hệt các đờng đặc tính cơ khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ 2.2.4.Bộ điều chỉnh xung điện áp một chiều đảo chiều điện áp 2.2.4.1.Sơ đồ nguyên lý iu + OFF K1 ON D2 PT U=const I D4 Ut OFF ON - K3 Hình2.10: Bộ điều chỉnh xung áp một chiều đảo chiều điện áp dùng 2 khoá điện tử 2.2.4.2.Nguyên lý làm việc Cả hai bộ khoá điều khiển thông khoá... dơng và ở chế độ hãm nếu sức điện động E đổi chiều + Khi tăng góc điều khiển từ : /2 < max và tải có tính chất thế năng để quay ngợc chiều động cơ thì cả sđđ EĐ và E đều đổi dấu Nếu sđđ động cơ lớn hơn giá trị trung bình của sđđ bộ biến đổi thì dòng điện phần ứng vẫn chảy theo chiều cũ, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh, dới tác dụng của sđđ động cơ mà các van Thyristor dẫn dòng trong thời gian...Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều Từ đó ta có thể điều chỉnh đợc điện áp cấp ra tải bằng 3 phơng pháp : + Thay đổi tt, trong khi giữ nguyên T (phơng pháp điều chỉnh độ rộng xung): tt tăng thì Ut tăng Khi tt =T thì Ut = Ung + Thay đổi T trong khi giữ nguyên tt hay thay đổi tK còn giữ nguyên tt (phơng pháp điều chỉnh tần số xuất hiện xung áp): T tăng thì . làm D 2 khoá U d = - U 2 . Sinh viên : Vũ Quang Tiến - Lớp CĐTĐH3 - K47 18 Chơng II : Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều - Trong sơ