Điện tử công suất 1 Ví dụ 4.1 Bộ giảm áp cấp nguồn áp cho phần ứng của động cơ một chiều kích từ độc lập. Nguồn một chiều U = 220V, tần số đóng ngắt f = 500Hz. Tải động cơ có R ư = 2Ω. L ư khá lớn và sức điện động E = 1,253.ω [V;rad/s]. Moment động cơ luôn bằng đònh mức, tức I ưdm =11,6[A] a. Tính tỉ số T 1 /T khi vận tốc động cơ là 1000 vòng/phút b. Tính điện áp tải nhỏ nhất ở chế độ dòng tải liên tục, từ đó xác đònh thời gian đóng tối thiểu T 1 của chế độ dòng liên tục. Giải: a. ω π π ω == = == = 2 60 2 1000 60 104 72 1253 1253104 72 13121 ,[ /] ,. ,., ,[ n rad s EV ] Ở chế độ xác lập U t = R ư .I t + E U t = 2.11,6 + 131,21 = 154,4[V] Với dòng tải liên tục U. T T U 1 t = Từ đó: 7018,0 220 4 ,15 4 U U T T t 1 === b Điện áp tải nhỏ nhất khi E → 0. Lúc đó: U tmin = R ư .I t = 2.11,6 = 23,2[V] Từ đó: ]s[10.1,2 220 2 ,2 3 . 500 1 U U . f 1 U U .TT 4 mintmint min1 − ==== Ví dụ 4.2 Cho bộ giảm áp cấp nguồn cho động cơ một chiều kích từ độc lập. Nguồn một chiều U = 220V. Tải có R ư nhỏ không đáng kể L ư = 32,5 mH. Sức điện động E =1,253.ω với ω [rad/s] là vận tốc động cơ. Tần số đóng ngắt bộ giảm áp f = 500Hz. Cho biết dòng tải liên tục và mạch ở xác lập 1. Tính tỉ số = γ T T 1 khi vận tốc động cơ n = 1500 v/ph. 2. Gọi i ttmin và i tmax là trò nhỏ nhất và lớn nhất của dòng điện qua tải. Tính hiệu ∆i t = i tmax - i tmin 3. Để giảm bớt độ nhấp nhô dòng điện ∆i t sao cho ∆i t < 1A cần phải thêm cảm kháng phụ bằng bao nhiêu 4. Trong trường hợp không sử dụng thêm cảm kháng phụ, cần phải điều chỉnh tần số đóng ngắt như thế nào để ∆i t < 1A 5. Một cách tổng quát, khi E thay đổi trong khoảng ( 0, +U), tìm điều kiện về f và L để độ nhấp nhô dòng ở xác lập thỏa điều kiện ∆i t < ∆i tmax Giải: ω ππ == =2 60 2 1500 60 157 [/] n rad s 4-26 Điện tử công suất 1 Ở chế độ xác lập U t = E = 1,253.ω U t = 1,253. 157 = 196,8[V] chế độ dòng liên tục γ== .U T T .UU 1 t Từ đó: 8946,0 220 8 ,19 6 U E E.UU t ===γ⇒=γ= 2 Khi công tắc S đóng: E dt di .LUu t t +== hay: dt. L E U di t − = Dòng điện tăng trong khoảng thời gian đóng công tắc từ giá trò ban đầu i tmin đến giá trò cực đại i t max . Lấy tích phân hai vế của phương trình trong khoảng đóng S. 1mintmaxtt T. L E U iii − =−=∆ Do f.T T T 1 1 =γ= nên: ]A[277,1 500 894 6 , 0 . 0325,0 8 ,19 6 22 0 f . L E U i t = − = γ − =∆ 3 Để giảm độ nhấp nhô dòng điện ∆i t < ∆i tmax = 1A. Ta phải có: ]H[0415,0 500 8946,0 . 1 8,196220 L f . i EU L i f . L E U maxt maxt = − >⇔ γ ∆ − >⇒ ∆< γ − Từ đó cảm kháng phụ thêm vào tối thiểu bằng: L ph min = L - L u = 0,0415 - 0,0325 = 0,009 [H] = 9 [mH] 4 Trong trường hợp giảm độ nhấp nhô dòng điện bằng cách thay đổi tần số đóng ngắt f, ta có: ]Hz[5,6488946,0. 0325,0.1 8,19 6 22 0 . L.i E U f maxt = − =γ ∆ − > Như vậy tần số f phải lớn hơn 649 Hz 5 Ta có: () γγ−= γγ− = γ− =∆ .1 f.L U f . L U . U f . L E U i t Do hàm (1 - ) có trò cực đại bằng γ γ 1 4 khi γ = 1 2 nên () 4 1 . f.L U 1 f.L U i t ≤γ−γ=∆ Điều kiện để ∆i t < ∆i tmax cho trường hợp xác lập, ta cần có: maxtt i 4 1 . f.L U i ∆<≤∆ Từ đó: ]H.H[55 1.4 22 0 i.4 U L.f Z maxt == ∆ > Việc chọn tần số và cảm kháng phụ tùy ý, thỏa điều kiện f.L > 55 {H.H Z ] Ghi chú: Do điện trở phần ứng của động cơ một chiều thường rất nhỏ nên kết quả tính trên có thể sử dụng trong thực tế với sai số chấp nhận được. 4-27 Điện tử công suất 1 Ví du 4.3 Cho bộ biến đổi một chiều kép dạng đảo dòng. Nguồn một chiều U = 230 V. Tải là động cơ một chiều kích từ độc lập R ư L E, R ư = 0,1 Ω. Động cơ đang chạy ở vận tốc đònh mức thỏa mãn E = 4,2.ω ; n đm =500v/ph, ta thực hiện hãm động cơ . Để đạt được moment hãm động cơ bằng đònh mức dòng qua phần ứng phải có độ lớn - 100 A, cần thiết lập tỉ số T T 1 =γ bằng bao nhiêu ?. Giải: U t = .U = Rư.Iγ t +E Trong đó, sức điện động cảm ứng E; E n V dm == == 42 42 2 60 422 500 60 219 91 ,,. . ,. . , ω π π I t = - 100 A , U =230 V Từ đó: .230 = (0,1).(-100) + 219,91 γ 91,0 230 91,21 9 1 0 = +− =γ⇒ 4-28 . = 2 60 2 10 00 60 10 4 72 12 53 12 5 310 4 72 13 1 21 ,[ /] ,. ,., ,[ n rad s EV ] Ở chế độ xác lập U t = R ư .I t + E U t = 2 .11 ,6 + 13 1, 21 = 15 4,4[V]. Giải: ω ππ == =2 60 2 15 00 60 15 7 [/] n rad s 4-26 Điện tử công suất 1 Ở chế độ xác lập U t = E = 1, 253.ω U t = 1, 253. 15 7 = 19 6,8[V] chế độ dòng