CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 43 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH LỰC 4.1. Cấu tạo nguyên lý làm việc của ly hợp điện từ. a. Cấu tạo: Hình 4.1 Hình 4.1 Mô tả bộ ly hợp điện từ. 1. Động cơ kéo tải 2. Phần mạch từ quay chủ động (phần ứng) 3. Phần mạch từ quay bị động ( phần cảm) 4. Cuộn dây kích từ. b . Nguyên lý làm việc. - Động cơ kéo t ải là một động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc quay với một vận tốc không đổi ( tốc độ không đồng bộ) bằng vận tốc định mức của động cơ. 1 2 4 3 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 44 - Khi chưa có dòng điện kích từ qua cuộn dây thì phần mạch từ bị động 3 (nối cùng với trục ra tải) vẫn chưa quay. - Cho dòng điện một chiều vào cuộn dây kích từ 4 thì trong lòng cuộn dây sinh ra một từ trường móc vòng qua mạch từ 2 và 3 và do đó phần cảm 3 hút phần ứng 2 và làm cho phần mạch từ bị động quay kéo theo trục tải cũng quay theo. - Nếu ta giảm dòng điện (điện áp) qua cu ộn dây kích từ thì từ thông sinh ra cũng giảm dẫn đến lực hút giữa phần mạch từ 3 lên mạch từ 2 cũng giảm do đó khả năng bám theo của phần bị động cũng giảm nên tốc độ quay tải giảm. Điều chỉnh được tốc độ quay của tải.Từ trên ta thấy phần quan trọng để điều chỉnh tốc độ quay của trụ c ra tải là điều chỉnh dòng điện vào cuộn kích từ của ly hợp điện từ. Sau đây là sơ đồ mạch lực để cấp điện cho cuộn dây kích từ của ly hợp điện từ. 4.2. Sơ đồ mạch lực. Mạch chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ có điều khiển ( Hình 4.2) Vì cuộn dây của ly hợp điện t ừ mạch tính cảm và điện trở của dây dẫn cho nên tải được coi là tải R + L Góc α gọi là góc mở. λ là góc tắt dòng. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 45 Do tải mang tính cảm kháng nên đường cong dòng điện I L kéo dài ra ngoài π, khi mà U 1 đã chuyển sang nửa chu kỳ âm. π 2π I L t t U D ∼U 1 Th I L U D D R L U 1 0 π 2π t 0 α π 0 λ CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 46 Góc tắt dòng (λ) được tính theo công thức : Sin(λ - ϕ) = sin(α - ϕ). e ϕ αλ tg )( − − Với tgϕ = R X Với X = ωL. Góc mở α kể từ thời điểm bắt đầu nửa chu kỳ dương đến thời điểm phát xung gọi là góc mở. Thay đổi góc mở sẽ thay đổi được khoảng thời gian dẫn dòng của Thyristor. Từ đó điện áp ra của chỉnh lưu trung bình thay đổi và dòng điện tải thay đổi. Khi tăng góc mở α thì khoảng thông của Thyristor thu nhỏ lạ i và điện áp chỉnh lưu trung bình giảm . Khi góc mở α = 0 thì Thyristor dẫn dòng như Diode nghĩa là chỉnh lưu không điều khiển được coi như một trường hợp riêng của chỉnh lưu có điều khiển được với góc mở α = 0. Lúc này điện áp chỉnh lưu trung bình là lớn nhất. 4.3. Tính chọn Thyristor. Ta tính chọn Thyristor thông qua các thông số định mức của động cơ tải: Hình 4.2 Chỉ nh lưu có điều khiển một pha nửa chu kỳ CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 47 Các thông số : P đm = 4kw, U = 380V n = 1450V/ph *. Tính lực sinh ra trên trục động cơ. Từ công thức P C = η 1000.60 .vFc (kw) Trong đó : P C , F C : công suất và lực sinh ra trên trục động cơ η : Hiệu suất cơ cấu v : Tốc độ dài của ly hợp điện từ Từ đó ta có : F đm = v P dm η 1000.60. Với : P đm = 4 kw η = 1 v = 2πRn (R là bán kính của ly hợp điện từ R=0,15m) F đm = Rn P dm π η 2 100.60. = 1450.15.0.14.3.2 1.1000.6.4 = 175,6 (N) Để đảm bảo được khả năng tải của động cơ thì M đm >M C hay F đm > F C F C là lực điện từ sinh ra khi cuộn dây kích từ (cuộn ly hợp điện từ) Khi dòng điện chạy qua: F C = F đt CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 48 Khi dòng kích từ (I KT ) tăng thì lực điện từ tăng và khi dòng kích từ giảm thì lực điện từ cũng giảm theo. Như vậy lực điện từ tỷ lệ với dòng điện kích từ của cuộn dây. Gọi hệ số tỷ lệ đó là K ta có. I KT = k . F đt Hệ số k được chọn theo kinh nghiệm lấy k=0,03 I KT = 0,03 . F đt I KT = 0.03.175,6 = 5.3 (A) Ta có điện áp đặt vào mạch chỉnh lưu U=220V Dòng điện định mức chạy qua cuộn dây kích từ I KT = 5,3 (A) Chọn hệ số dự trữ về điện áp và dòng điện của Thyristor K u =1,6 , K i =1.5 Vậy Thyristo phải chịu được điện áp ngược là U ngmax =K u . U max = 1,6 . 220 . 2 = 429V và chịu được dòng điện trung bình khi dẫn là I T = k i . I KT = 1,5 . 5.3 = 8(A) Ta chọn Thyristor mã hiệu TB2_50_1 có các thông số Dòng điện tải I T = 10 (A) Điện áp ngược cực đại của Thyristor : U ngmax = 500 (V) Điện áp điều khiển : U g = 2 (V) Dòng điện điều khiển : I g = 20 (mA) CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 49 R N K K §T T CC CC ®å khèng chÕ ®éng c¬ - ly hîp ®iÖn tõ B§K - Bé ®iÒu khiÓn ly hîp ®iÖn tõ. § - §éng c¬ kh«ng ®ång bé. ED - Ly hîp ®iÖn tõ. TG - M¸y ph¸t tèc. . cơ kéo tải 2. Phần mạch từ quay chủ động (phần ứng) 3. Phần mạch từ quay bị động ( phần cảm) 4. Cuộn dây kích từ. b . Nguyên lý làm việc. - Động cơ kéo. và 3 và do đó phần cảm 3 hút phần ứng 2 và làm cho phần mạch từ bị động quay kéo theo trục tải cũng quay theo. - Nếu ta giảm dòng điện (điện áp) qua cu ộn