MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................................1
LỜI NĨI ĐẦU.......................................................................................................3
PHẦN 1. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG..............4
1.1. Phân tích, lựa chọn phương án truyền động điện........................................4
1.1.1. Giới thiệu chung....................................................................................4
1.1.2. Lựa chọn động cơ và phương pháp điều chỉnh tốc độ..........................4
1.1.3. Phân tích chọn bộ biến đổi...................................................................9
1.1.4. Phân tích, lựa chọn phương pháp hãm dừng động cơ.........................12
PHẦN 2: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG.................................13
2.1. Phân tích, lựa chọn mạch động lực..........................................................13
2.1.1. Sơ đồ nối dây hình tia.........................................................................13
2.2. CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỀU KHIỂN......................................15
2.2.1. Đặt vấn đề...........................................................................................15
2.2.2.Các nguyên tắc điều khiển...................................................................16
2.2.3 .Sơ đồ khối của mạch tạo xung............................................................17
2.2.4. Phân tích chọn khâu đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa...................18
2.2.5. Khối so sánh........................................................................................20
2.2.6. Khối sửa xung và khuyêch đại xung...................................................22
2.2.7. Thiết kế mạch tổng hợp và khuyếch đại trung gian............................25
2.2.8.Mạch ngắt dòng ...................................................................................25
2.2.9. Mạch phản hồi âm tốc độ....................................................................26
2.2.9. Thiết kế mạch tạo nguồn ni.............................................................27
PHẦN 3 . TÍNH CHỌN THIẾT BỊ.....................................................................28
3.1. Tính chọn thiết bị động lực.......................................................................28
3.1.1. Động cơ điện.......................................................................................28
3.1.2. Máy biến áp động lực..........................................................................28
3.1.3. Tính chọn tiristor mạch động lực........................................................31
1

3.1.4. Tính chọn cuộn kháng san bằng..........................................................32
3.1.5. Tính chọn R-C bảo vệ tiristor trong mạch động lực............................33
3.1.6. Tính chọn máy phát tốc.......................................................................34
3.1.7.Tính chọn Aptomat...............................................................................35
PHẦN 4. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH..........................................................36
4.1. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống......................................................................36
4.2. Xây dựng đường đặc tính cao nhất............................................................40
4.2. Xây dựng đường đặc tính thấp nhất.........................................................43
KẾT LUẬN.........................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................47

2


LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển khơng ngừng của khoa học, đặc biệt là
khoa học công nghệ, điện tử tự động hóa đã cho phép con người thoả mãn về
những nhu cầu cần thiết. Cùng với sự phát triển đó thì u cầu về trình độ cũng
như kĩ năng đối với mỗi người kỹ sư Tự Động Hóa cũng ngày càng khắt khe.
Để trang bị bổ sung thêm kiến thức , trong q trình học tập mơn Truyền
Động Điện, em có nhận được đề tài: Thiết kế hệ thống truyền động van –
động cơ với các yêu cầu cho trước sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu có điều
khiển tia 3 pha.
Trong q trình học hỏi và và làm đồ án em được sự giúp đỡ tận tình của
các thầy (cơ) giáo trong khoa Tự Động Hóa.Tuy nhiên do kiến thức và trình độ
cịn hạn hẹp nên trong q trình làm đồ án em khơng khỏi mắc phải những thiếu
sót và hạn chế. Vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, nhận xét của
các thầy (cơ) giáo cùng tồn thể các bạn để bài báo cáo của em có thể hồn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


3


PHẦN 1. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
1.1. Phân tích, lựa chọn phương án truyền động điện.
1.1.1. Giới thiệu chung.
Để thiết kế hệ thống truyền động cho một đối tượng truyền động ta phải
căn cứ vào đặc điểm cơng nghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng mà đưa ra
phương án hợp lý. Với mỗi một đối tượng truyền động có thể thực hiện bằng các
truyền động khác nhau. Mỗi phương án đều có những ưu nhược điểm của nó,
nói chung phương án đưa ra cần đảm bảo các yêu cầu của đối tượng cần truyền
động. Phải đảm bảo được các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế,
trong đó chỉ tiêu kỹ thuật là quan trọng hàng đầu. Thông thường một hệ thống
tốt hơn về mặt kỹ thuật cũng như tốn kém hơn về mặt kinh tế. Do vậy tuỳ thuộc
yêu cầu chất lượng và độ chính xác của sản phẩm ta cho chọn hệ thống truyền
động điện nhằm đưa ra một hệ thống đảm bảo yêu cầu mong muốn.
Việc lựa chọn phương án truyền động điện có ý nghĩa rất quan trọng. Nó
liên quan đến chất lượng sản phẩm cũng như ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế
của sản xuất. Nếu như lựa chọn đúng thì chúng ta có thể tăng năng suất làm
việc, hạn chế được những hành trình thừa, chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn, do đó
hiệu quả kinh tế sẽ cao hơn. Kết quả sẽ hoàn tồn ngược lại nếu ta lựa chọn
khơng đúng và nó cịn gây ra tổn thất khơng ngờ trước.
1.1.2. Lựa chọn động cơ và phương pháp điều chỉnh tốc độ.
 Lựa chọn động cơ.
Động cơ là thiết bị truyền chuyển động chính cho máy sản xuất, là đối
tượng điều khiển của hệ thống điều khiển tự động truyền động điện. Việc chọn
động cơ một cách hợp lý có một vị trí hết sức quan trọng trong công việc thiết
kế hệ thống truyền động điện, động cơ được chọn phải thoả mãn các điều kiện
cơng nghệ u cầu, phải phụ thuộc tính chất công suất của tải đồng thời phải

thoả mãn các yếu tố sao cho tổn hao ít, giá thành hạ, hoạt động tin cậy, chi phí

4


vận hành hàng năm nhỏ, lắp đặt thay thế dễ, sửa chữa đơn giản, để chọn động cơ
quay chi tiết ta xét lần lượt các loại động cơ :
Trong công nghiệp động cơ dùng trong hệ truyền động điện gồm hai loại:
Động cơ điện xoay chiều :
- Động cơ không đồng bộ :.
- Động cơ đồng bộ .
Động cơ điện một chiều :
-

Động cơ một chiều kích từ độc lập .
Động cơ một chiều kích từ nối tiếp .
Động cơ một chiều kích từ song song.
Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp .

+ Động cơ không đồng bộ:
Ưu điểm :
-

Cấu tạo đơn giản, đặc biệt là loại rôto lồng sóc. So với máy điện một

chiều thì giá thành hạ vận hành tin cậy trực tiếp dùng điện lưới không cần dùng
các thiết bị biến đổi khác
- Giá thành rẻ, vận hành dễ dàng bảo quản thuận tiện.
- Sử dụng rộng rãi và phổ biến trong phạm vi công suất nhỏ và vừa.
Nhược điểm :

- Điều khiển và khống chế các q trình q độ khó khăn, với động cơ
lồng sóc thì chỉ tiêu khởi động xấu hơn.
- Khơng sử dụng được lúc non tải hoặc khơng tải.
- Khó điều chỉnh tốc độ.
- Đặc tính mở máy khơng tốt, dịng mở máy lớn (gấp 6-7 lần dòng định
mức).
- Momen mở máy nhỏ.
+ Động cơ đồng bộ.
Ưu điểm:
-

Có độ ổn định tốc độ cao hệ số cos và hiệu suất lớn , vận hành có

độ tin cậy cao .
Mạch stato tương tự động cơ khơng đồng bộ , mạch roto có cuộn
kích từ và cuộn dây khởi động .

5


-

Khi đóng điện động cơ làm việc với tốc độ không đổi và bằng tốc

độ đồng bộ .
Nhược điểm:
- Với máy đồng bộ thì bộ biến đổi cũng là bộ biến tần, nên hệ thống cũng
phức tạp và đắt tiền như bộ biến đổi của động cơ Rơto lồng sóc. Mặt khác do
cơng nghệ là u cầu có chất lượng cao nếu sử dụng máy điện đồng bộ thì thời
gian mở máy sẽ lâu và tốn nhiều thời gian như vậy thì năng suất lao động khơng

cao.gian mở máy sẽ lâu và tốn nhiều thời gian như vậy thì năng suất lao động
không cao.
Động cơ điện 1 chiều.
Đặc điểm chung của động cơ điện một chiều là hoạt động tin cậy,có mơ
men lớn, điều chỉnh tốc độ đơn giản hơn máy điện xoay chiều.
Ưu điểm:
- Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ.
- Có nhiều phương pháp hãm tốc độ.
Nhược điểm:
- Tốn nhiều kim loại màu.
- Chế tạo bảo quản khó khăn.
- Giá thành đắt.
Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp ít dùng vì vậy ta sẽ đi nghiên cứu hai
loại trên.
Trong 3 loại kích từ của động cơ điện một chiều ta thấy loại động cơ điện
một chiều kích từ hỗn hợp có kết cấu phức tạp giá thành cao nên ít được sử
dụng. Kích từ nối tiếp thì cho đặc tính cơ mềm, từ thơng phụ thuộc vào dòng
điện tải, tiết diện dây lớn, độ ổn định tốc độ kém thay đổi nhanh khi tải thay đổi.
Kích từ độc lập thì từ thơng chính khơng phụ thuộc vào tải, tiết diện dây kích từ
nhỏ, có thể điều chỉnh tăng giảm thừ thông theo mong muốn, dải điều chỉnh tốc
độ cao, có thể điều chỉnh trơn. Từ sự so sánh tương quan trên em chọn loại kích
từ độc lập.
Ở đây em chọn động cơ một chiều kích từ độc lập làm động cơ cho truyền
động chính và chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp
mạch phần ứng vì những ưu điểm nổi bật chúng như sau :
Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập.
6


- Phương trình đặc tính cơ điện :

- Phương trình đặc tính cơ:

I

Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính cơ và đặc tính cơ điện cho như hình vẽ :

* Nhận xét :
- Đặc tính cơ có dạng đường thẳng và có độ cứng cao . Khi động cơ làm.
- Việc với tốc độ khơng đổi thì mơmen điện từ bằng mômen cản trên
trục.
- Động cơ . Điểm làm việc tương ứng với điểm giao giữa đặc tính của
động.
- Cơ và đặc tính mơmen cản của phụ tải .
Các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
Từ phương trình đặc tính cơ ta đưa ra các phương pháp điều chỉnh tốc độ
như sau :
- Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động cơ .
- Phương pháp thay đổi từ thông .
- Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng .
 Ở đây em chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt
lên phần ứng động cơ.
Vì nó có những đặc điểm như sau :
Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần ứng cho như hình vẽ

7


n
u ®k


nomax =no1
no2
no3
no4
nomin =no5

bb®

®c
ckt

m

Khi U giảm thì tốc độ giảm
cũng giảm khi U giảm .
= const .
Dải điều chỉnh lớn :
Trong đó Kqt : hệ số quá tải Kqt < 2
Độ trơn điều chỉnh :

8


* Nhận xét :
- Đây là phương pháp được đánh giá tốt , nó là phương án điều chỉnh
triệt để , nghĩa là có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi
không tải lý tưởng , phương pháp này đảm bảo sai số tốc độ nhỏ , khả năng quá
tải lớn , dải điều chỉnh rộng và tổn thất năng lượng ít.
- Phần tử điều khiển nằm ở mạch điều khiển bộ biến đổi nên độ tinh điều
khiển cao , thao tác nhẹ nhàng và khả năng tự động hoá cao .

- Khi thay đổi U độ cứng đặc tính cơ khơng thay đổi nên giảm sai lệch
tĩnh
- Đặc biệt phương pháp này rất thích hợp với loại tải mang tính chất phản
kháng và bằng hằng số ( Mc = const ) .
1.1.3. Phân tích chọn bộ biến đổi.
Cấu trúc phần mạch lực của hệ thống truyền động điều chỉnh động cơ bao
giờ cũng cần có bộ biến đổi, các bộ biến đổi này cấp điện cho mạch phần ứng
hoặc kích từ của động cơ .
Cho đến nay trong công nghiệp sử dụng 4 bộ biến đổi chính:
-

Bộ biến đổi máy điện gồm : Động cơ sơ cấp kéo máy phát một

chiều hoặc máy khuếch đại.
- Bộ biến đổi điện từ : Khuếch đại từ
- Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn : Chỉnh lưu Tiristor hoặc Diôt
- Bộ biến đổi chỉnh lưu không điều khiển + xung áp một chiều :
Tranzitor hoặc Tiristor
* Nhận xét
- Sau khi đưa ra 4 phương án sử dụng bộ biến đổi trên kết hợp với các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật và khả năng vận hành cùng với điều kiện phát triển của
khoa học kỹ thuật.
Em chọn phương án dùng T-Đ . Vì phương án này có nhiều ưu điểm phù
hợp với yêu cầu công nghệ như sau :

9


Hình 1
+ Trong bộ biến đổi van , các van làm nhiệm vụ biến nguồn xoay chiều thành

nguồn một chiều cấp cho phần ứng động cơ và giá trị này có thể thay đổi được
bằng cách thay đổi Uđk
+ Nguyên lý điều khiển :
- Khi có Uđk thơng qua bộ phát xung ( FX ) sẽ điều khiển các Tiristor và
nhận được điện áp chỉnh lưu . bằng việc thay đổi Uđk ta sẽ thay đổi được góc
mở của T và thay đổi được giá trị điện áp đầu ra .
+ Ta có đặc tính cơ của BBĐ như sau:
- Thay đổi góc điều khiển a từ 0 đến p, suất điện động chỉnh lưu thay đổi từ
+Edmax đ -> -Edmax và ta được họ đặc tính song song nhau nằm ở nửa bên
phải của mặt phẳng toạ độ [w,I] do van khơng cho dịng điện phần ứng đổi
chiều. Các đặc tính cơ của hệ CL-Đ mềm hơn các đặc tính của hệ F-Đ bởi thành
phần sụt áp DUk do hiện tượng chuyển mạch giữa cac van bán dẫn gây nên.

10


Hình 2 - Đặc tính cơ của hệ CL-Đ
*Nhận xét :
Ưu điểm:
+Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là tính tác động nhanh hệ thống gọn
nhẹ , dễ tạo ra hệ thống vịng kín , hệ thống nâng cao được độ cứng đặc tính cơ
và mở rộng phạm vi điều chỉnh . Có thể điều chỉnh vơ cấp , sai lêch tĩnh nhỏ .
+ Dễ tự động hoá hệ thống , tác động nhanh ,hoạt động tin cậy không gây
ồn , khơng cần nền móng đặc biệt và hiệu suất cao
Nhược điểm
+ Hệ thống chịu nhiều ảnh hưởng của nhiệt độ,khi dịng nhỏ thì xuất hiện
vùng gián đoạn , khả năng linh hoạt khi di chuyển trạng thái không cao , hệ
thống đảo chiều phức tạp , khả năng quá tải của các van kém .
+ Do các van có tính phi tuyến nên điện áp chỉnh lưu ra có dạng đập mạch
cao, gây tổn thất phụ trong máy điện,tạo các momen dao động và các truyền

động có cơng suất lớn còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và lưới xoay chiều.
Hệ số công suất cosf của hệ nói chung là thấp.

11


1.1.4. Phân tích, lựa chọn phương pháp hãm dừng động cơ.
- Hãm nhằm mục đích dừng hệ, giảm tốc hoặc giữ cho hệ thống đứng
yên khi hệ thống đang chịu một lực có xu hướng gây chuyển động.
Với động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập có 3 trạng thái hãm:
Hãm tái sinh.
Hãm ngược.
Hãm động năng.
 Việc chọn phương pháp hãm phù hợp với công nghệ là điều rất quan
trọng. Đối với hệ thống này em sử dụng phương pháp hãm động năng kích từ
độc lập.

12


PHẦN 2: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG.
2.1. Phân tích, lựa chọn mạch động lực.
Với bộ biến đổi van có rất nhiều sơ đồ đấu dây khác nhau nhưng có thể
chia làm 2 loại đấu dây chính là đấu dây hình tia và hình cầu.
Theo yêu cầu đề tài sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu có điều khiển tia 3 pha
nên ta sẽ đi phân tích bộ biến đổi này.
2.1.1. Sơ đồ nối dây hình tia.

13



Hình 3: Sơ đồ nối dây hình tia
Sơ đồ gồm :
- Nguồn cấp 3 pha xoay chiều.
- Các diện trở R, động cơ (Đ), Cuộn kích từ (CKĐ), cuộn kích(CK).
- Một máy biến áp 3 pha.
- Ba pha Thyristor nối với tải như hình.
Khi chưa có D0 Giản đồ điện áp và dòng điện như sau :

14


Hình 4 : Giản đồ điện áp
Từ giản đồ điện áp ta thấy luôn tồn tại một phần điện áp âm
Hoạt động được tóm tắt như sau:
- Giả sử tại thời điểm ωt = α+π/6 thì T3 dẫn dịng , T1 , T2 khoá
- Tại thời điểm v1 . uac > 0 đồng thời cho xung vào T1 mở , T3 đặt điện áp
ngược nên khoá lại , T2 vẫn khoá ,ud = ua
- Đến ωt = π , ua = 0 và chuyển sang âm , nhưng T1 vẫn mở vì nhờ sđđ
tự cảm của Ld ( đây chính là phần điện áp âm trên hình vẽ )
- Đến ωt = α+5π/6 = v2 thì uba > 0 và có xung điều khiển -> T2 dẫn dịng
- Đến ωt = v3 Th× T3 dẫn dịng , các T thay nhau dẫn dòng -> dòng qua
các T là liên tục .
Điện áp trên tải tính theo biểu thức :
Để cắt phần điện áp âm người ta mắc D0 song song tải.
15


Lúc đó T1 chỉ dẫn đến ð là dừng dẫn ( do phần điện áp âm trên tải khép mạch
qua D0 ) , T2 và T3 cũng tương tự


Ưu Điểm:

-

Chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện 1 chiều tốt hơn.
Biên độ điện áp đập mạch tốt hơn.
Thành phần sóng hài bậc cao bé hơn.
Việc điều khiển các van bán dẫn cũng tương đối đơn giản hơn.

2.2. CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỀU KHIỂN.
2.2.1. Đặt vấn đề.
Sau khi chọn bộ chỉnh lưu cấp điện áp cho phần ứng động cơ thì vấn đề
tiếp theo phải giải quyết là làm thế nào để điều chỉnh điện áp ra ,điều chỉnh tốc
độ động cơ khi khởi động để hạn chế dòng điện khơng vượt q giá trị cho phép
Ikđ=(2÷2,5)Iđm ,hay để ổn định tốc độ khi tốc độ có xu hướng tăng hoặc giảm
,hay giảm khả năng quá tải thì mạch điều khiển phải tạo ra xung điều khiển tới
các tiristor để sao cho điện áp ra tăng hoặc giảm theo chiều chống lại các hịên
tượng đó .Ngồi ra phải lựa chọn được phương pháp điều khiển tối ưu và sơ đồ
mạch điều khiển đơn giản nhất .
2.2.2.Các nguyên tắc điều khiển.
Ta đã biết để van của bộ chỉnh lưu có thể mở tại các thời điểm mong muốn
thì ngồi điều kiện trên van đó phải có điện áp thuận thì trên điện cực điều khiển
và katot của van phải có một điện áp điều khiển ( mà thường gọi là tín hiệu điều
khiển ) . Để có hệ thống xuất hiện theo đúng yêu cầu mở van người ta sử dụng
một mạch điện tạo ra các tín hiệu đó gọi là mạch điều khiển hay hệ thống điều
khiển bộ chỉnh lưu .
Các dạng tín hiệu xung điều khiển :

Hình 5.Các dạng xung điều khiển

16


- Các xung điều khiển được tính tốn về độ dài xung sao cho đủ thời gian cần
thiết ( với một độ dự trữ nhất định ) để mở van với mọi loại phụ tải có thể có khi sơ
đồ làm việc . Thông thường độ dài xung nằm trong khoảng 200 đến 600 μs .
- Các hệ thống phát xung điều khiển bộ chỉnh lưu hiện nay đang sử dụng có
thể phân chia làm hai nhóm : Nhóm hệ thống điều khiển đồng bộ và nhóm hệ
thống điều khiển khơng đồng bộ .
- Nhóm thứ nhất đang được sử dụng phổ biến hiện nay và ta chỉ nghiên cứu
nhóm này .
Các hệ thống đồng bộ thường sử dụng hiện nay bao gồm :
- Hệ thống điều khiển theo pha đứng .
- Hệ thống điều khiển theo pha ngang .
- Hệ thống điều khiển dùng điốt hai cực gốc ( Tranzito một tiếp giáp ) .
- Thông thường sử dụng hệ thống điều khiển theo pha đứng và sử dụng
điốt hai cực gốc . Sau đây ta sẽ xây dựng một hệ thống điều khiển theo pha đứng
2.2.3 .Sơ đồ khối của mạch tạo xung
- Nguyên tắc thiết kế mạch tạo xung trong các bộ chỉnh lưu : Về nguyên tắc
mỗi Tiristor có một kênh . Ta sử dụng mạch động lực là chỉnh lưu tia 2 pha thì
cần 2 kênh , kênh nọ lệch kênh kia 180o
- Sơ đồ khối :

DBH

SRC

SS

TX


PCX

uđk
Hình 6: Sơ đồ khối một kênh tạo xung điều khiển
+Khối đồng bộ hố ( ĐBH ) : Thơng thường sử dụng biến áp và điện áp
này được gọi là điện áp đồng bộ hoá .

17


Ưu điểm của BAĐBH là cách ly điện áp cao của mạch động lực với mạch
tạo xung điều khiển . Cực tính , pha , cuộn dây thay đổi dễ dàng .
+ Khối tạo sóng răng cưa ( SRC ) : Tạo ra điện áp tựa để làm chuẩn để so
sánh với điện áp điều khiển . Việc so sánh ấy được gửi tới khối 3 . Điện áp
thường được tạo ra dưới dạng sóng .
+ Khối so sánh ( SS) : So sánh điện áp tựa ( điện áp răng cưa ) với uđk , giao
điểm hai điện áp này xác định góc mở a . Như vậy đầu ra của khối so sánh này
xác định góc điều khiển .
+ Khối tạo xung ( TX ) : Xác đinh độ rộng , độ dốc , công suất xung ( biên
độ ) thoả mãn để mở T .
Khối phân chia xung ( PCX ) : Dẫn xung đến các T . Thông thường dùng
BAX cuộn sơ bên TX và cuộn thứ bên T .
Tuy nhiên khi thiết kế ta thường ghép lại thành 3 khối .
- Khối 1: Khối đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa
- Khối 1: Khối so sánh
- Khối 3: Khối tạo xung (TX)
1
U1


2

3

SS

TX

c
DBH - FSRC

UdkT

Ud
k

Hình 7. Sơ đồ đơn giản 1 kênh tạo xung
- U1 : Là điện áp lưới (nguồn) xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu
- Urc: Là điện áp tựa thường có hình răng cưa
- Uđk: Là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào dùng để điều khiển giá
trị góc mở .

18


- UđkT : Điện áp điều khiển Thiristor là chuỗi các xung điều khiển được lấy
từ đầu ra hệ thống điều khiển và được truyền đến cực điều khiển (G) và Katot
(k) của Thiristor
2.2.4. Phân tích chọn khâu đồng bộ hóa và phát sóng răng cưa.
+ Mạch đồng bộ dùng máy biến áp :Trường hợp này người ta sử dụng máy

biến áp công suất nhỏ thường là máy biến áp hạ áp để tạo ra điện áp đồng bộ .
BA có thể là một pha hay nhiều pha tuỳ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu cụ thể . Trong
sơ đồ ta dùng biến áp 3 pha tổ nối dây Y/.
+ Sử dụng biến áp đồng bộ có sự cách ly về điện giữa mạch động lực và
mạch điều khiển nên được sử dụng rộng rãi .
ba

u1

*

*

u®b

+ Sơ đồ ĐBHFRC dùng tranzitor và IC khuyếch đại thuật toán.

+Ucc
Mạch đồng bộ
ul

*

o

Uđb

*

a


BAX

-Ucc

R1

uc

ic1

D
Tr
R2

C
i1

1

uv

R3
WR1

19

iviv+

IC1


+

urc


u

Uđb
Urcmax
urc
1

t
2

3

Hình 8. Sơ đồ và giản đồ làm việc mạch phát sóng răng cưa dùng Tr –IC
thuật tốn
Giới thiệu sơ đồ
- Sơ đồ cũng gồm có máy biến áp đồng bộ hoá BAĐ để tạo ra điện áp
đồng bộ uđb.
- Phần mạch tạo điện áp răng cưa cũng sử dụng điôt, transitor, các điện
trở, tụ điện và ở đây để tạo ra dòng nạp tụ ổn định ta ứng dụng tính chất đặc biệt
của các bộ khuếch đại thuật tốn vi điện tử.
Điện áp răng cưa được tạo ra được biểu diễn trên đồ thị
Khi IC thuật toán là lý tưởng khơng có sự trơi điểm khơng thì điẹn áp ra có
dạng như dạng sóng răng cưa lý tưởng .sườn làm việc là sườn nên của điện áp
răng cưa.

Điện áp trên tụ tăng dần theo quy luật : u c = I.t /C
Ưu điểm của sơ đồ :
- Điện áp răng cưa là điện áp đầu ra của khuyếch đại thuật tốn có nội
trở rất nhỏ nên điện áp đầu ra không phụ thuộc vào tải
- Với sơ đồ này thì dung lượng của tụ cần rất nhỏ khoảng 220nF .độ dài
điện áp ra đạt đến 180o và phóng điện rất nhanh.
2.2.5. Khối so sánh
Để tạo ra một hệ thống có tính chu kỳ và độ rộng xác định và cùng tần số
với điện áp lưới cung cấp cho mạch lực và điều khiển được sự xuất hiện của mỗi

20


xung thì phải qua bộ so sánh ,so sánh điện áp răng cưa tạo ra từ bộ FSRC với
điện áp điều khiển Uđk (hay còn gọi là điện áp mẫu ) trong một chu kỳ điện áp
nguồn cứ khi nào biên độ hai điện áp này bằng nhau thì điện áp đầu ra khối so
sánh lậy trạng thái từ mức 0 nên mức 1 hay ngược lại.và cần chú ý hai điện áp
này ngược cực tính nhau.
Sơ đồ :

Sơ đồ hình d khi Uđk>Urc thì điện áp đầu vào âm của KĐTT lầ điện áp âm
nên điện áp đầu ra là điện áp dương nên Đ khóa Ura =Uccmax ngược lại điện áp
đầu ra Ura =0.

21


Đồ thị ngun lý làm việc sơ đồ hình d
urc


u

u®k

1

2

0
ura

2

t
3

Ucc
1

0

1'

2
2

2'

t


3

Từ hình vẽ ta thấy góc α điều khiển được nhờ vào việc thay đổi giá trị biên
độ điện áp điều khiển khi đó thay đổi được thời điểm xuất hiện xung điều
khiển .Khi Uđk tăng thì góc α tăng do đó Ud =Uo cosα giảm điều này trái với
quy luật điều khiển.Nên phải đưa thêm điện áp Ucd hoặc tạo mạch có U’đk tỉ lệ
nghịch với Uđk. khi đó sẽ đảm bảo được quy luật điều khiển.
- Tạo ra điện áp điều khiển U'đk khối so sánh ngược với điện áp điều
khiển Uđk được thực hiện nhờ mạch đơn giản sau:

Urc

R4

i1

+Ucc
_

R5

R7

IC 2

i2

U

U


+

Urc

U®k

- Ucc

U'®k
ss

- U cc

U'®k R 4



0 


U®k
WR

Hình 9: sơ đồ và giản đồ làm việc khâu so sánh tạo raU’dk

22





2.2.6. Khối sửa xung và khuyêch đại xung.
a. Khối sửa xung .
Dạng xung ra của khâu so sánh có độ rộng bất kỳ có cả xung âm và xung
dương với biên độ bằng Ubh của khuyếch đại thuật .Do chỉ có xung dương có độ
rộng thích hợp mới mở tirristor vì vậy cần tạo ra một mạch sửa dạng xung ra.
Nguyên lý hoạt động mạch sửa xung
Uss

+Ucc
R8

Uss

R7

R9

0

Usx

C2



UCL

Tr2
D2


0



Usx

Hình 10: Sơ đồ và giản đồ sửa xung
0

Nguyên lý làm việc:

V1 V2

V3

V4



Trong khoảng thời gian từ t  0  V1 . Giả sử tụ C2 đã được nạp đầy và có
cực tính như giản đồ điện áp. Tr2 được mở (giả thiết là mở bảo hòa) nhờ điện áp
định thiên R9, điện áp đầu ra khâu sửa xung bằng không .
Khi đầu ra khâu so sánh lật trạng thái (có giá trị âm) tại thời điểm t  V1
tụ sẽ phóng điện và đường phóng của tụ : +C -> R8-> nội trở nguồn so sánh ->
mát -> D2 -> -C. Khi tụ phóng hết thì tụ nạp ngược lai : +U cc -> R9 -> C2 -> R8 > nội trở nguồn so sánh -> -Ucc. Trong thời gian phong nạp của tụ C2 thì Tr2 bị
dặt điện áp ngược và khóa lại. Lúc này đầu ra của khâu sửa xung xuất hiện một
điện áp dương , xung này qua mạch khuếch đại và được truyền đến mở các
Thyristor. Khi tụ C2 được nạp đầy thì Tr2 lại mở ra -> Usx = 0.


23


Như vậy, thời gian tồn tại xung đầu ra của khối sửa xung phụ thuộc vào
thời gian phóng nạp của tụ C2.
b.Mạch khuyếch đại xung
Xung ra mạch xửa xung có độ rộng phù hợp nhưng công suất vẫn nhỏ chưa
thể mở tiristor do đó phải khuyếch đại tín hiệu xung để thực hiện thơng thường
hay sử dụng mạch Dalington có sơ đồ như sau:
+Ucc

D5

BAX

*

*D

D3

4

Uv

U
t1
0

,

t1

t2

,
t2
t

txv

U ®kT

Tr 3
t1

Tr4

0

,
t1

t2

txr

,
t2
tbh


t

Hình 11: Sơ đồ,giản đồ làm việc mạch khuyếch đại xung
Gọi txv : là thời gian tồn tại của xung điện áp vào.
txr : Là thời gian tồn tại của xung điện áp ra.
tbh : là thời gian tính từ lúc đóng +Ucc cho đến khi từ thông lõi thép
BAX đạt bh
+ Trường hợp tbh  txv
Khi t < t1, Uv = 0 nên Tr1 và Tr2 khố => UĐTK= 0 ( chưa có tín hiệu điều
khiển ).
Tại t= t1 xuất hiện 1 xung dương ( Uv khác 0 ) đặt vào Tr1 mở => Tr2 mở
(giả thiết mở bão hồ ). Khi đó, cuộn dây W 1 được đặt Ucc và suất hiện I1 (như
hình vẽ). Do vậy, phía cuộn dây W2 xuất hiện xung điện áp thuận trên D 3 và dẫn
đến D3 thơng có UĐKT.
Tại t = t1’ mất xung vào Uv khác 0 thì Tr1 và Tr2 khố nên I1 giảm về đến 0
nên từ thông trong lõi thép biến thiên theo chiều ngược khi Tr 1 và Tr2 mở để
24


chống lại sự giảm của I1 . Do đó các cuộn dây của BAX xuất hiện các xung có
cực tính ngược.lại. D3 bị đặt xung điện áp ngược nên D 3 khoá => UĐKT = 0. Lúc
này mạch được bảo vệ nhờ D1 và D2.
Sơ Đồ hoàn chỉnh một kênh tạo xung
+Ucc

D5

BAX

D1 R 1


*

C1



D
3

Tr1
R2

i1



R7

_

Urc

IC1

R3

i2

WR1


+

U dk

i1

R4

_

IC 2

R5

i2

- U cc

Tr2

+

D2

- Ucc

- Ucc

Tr4


C2

R6

u
U ®b
Urc

U rcmax



0

3

2



uvss
Urc

uss

-U®k








uc2



usx
t1
U ®kT

t1

,
t
txv

t2

,
t
txr

t2

,
t2



,
t2
t bh



Hình 12: Sơ đồ ,giản đồ làm việc một kênh tạo xung

25

4

U®kT1
K

Tr3

R8

*D

G