TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Đề tài: Thiết kế hệ truyền động điện
động cơ một chiều kích từ độc lập: Hệ BXA-Đ

Giảng viên hướng dẫn:
Nhóm sinh viên/ sinh viên thực hiện:


ĐỀ TÀI
Thiết kế hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ độc lập hệ BXA-Đ với các
tham số sau: xy=72
T

Pđm

n đm

U đm

I đm

Rư

Lư

J

Bộ băm xung áp một

T

(Kw

( v / p)

(V)

(A)

(Ω)

(mH

(kgm2 )

chiều

Đề
1

)
9

0,6

)

3,5

0,28

Sơ đồ cầu, có đảo

Tải tỉ lệ

chiều nguồn E=240

thuận

VCD;tần số đóng cắt

với tốc

f=1kHz

độ

29xy

2xy

=

=

2382


272

10

2

MỤC LỤC

Tải Mc


LỜI NĨI ĐẦU.............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ...................................................................2
1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện một chiều....................................................2
1.2 Cấu tạo và phân loại động cơ điện một chiều...................................................2
1.3 Nguyên lí làm việc của động cơ một chiều kích từ độc lập..............................3
1.4 Phương trình đặc tính cơ...................................................................................3
1.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ...................................................5
1.5.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp vào mạch phần ứng................5
1.5.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông..............................................6
1.5.3 Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng.........................8
1.6 Kết luận chương.................................................................................................9
CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH HỆ TRUYỀN ĐỘNG XUNG ÁP MỘT CHIỀU CÓ
ĐẢO CHIỀU-ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP.............................10
2.1 Hệ truyền động điều chỉnh xung áp động cơ điện một chiều........................10
2.1.1 Băm xung áp một chiều có đảo chiều..........................................................10
2.1.2 Đặc tính cơ hệ ĐX – Đ................................................................................12
CHƯƠNG 3 MƠ HÌNH HĨA HỆ TRUYỀN ĐỘNG BXA-Đ................................14
3.1 Đề xuất cấu trúc hệ thống...............................................................................14
3.2. Các thành phần trong cấu trúc......................................................................15

3.2.1. Bộ biến đổi (BBĐ)......................................................................................15
3.2.2. Các bộ điều chỉnh Ri, Rω.............................................................................15
3.2.3. Phần tử hạn chế dòng HCD........................................................................15
3.2.4. Các sensor phản hồi Si, Sω..........................................................................15
CHƯƠNG 4 TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG HỆ TRUYỀN
ĐỘNG BXA-Đ............................................................................................................ 19
4.1. Tổng hợp mạch vòng dòng điện.....................................................................19
4.2 Tổng hợp mạch vòng điều khiển tốc độ..........................................................21
4.3. Tính tốn bộ điều khiển..................................................................................22
CHƯƠNG 5 MƠ PHỎNG.........................................................................................26
5.1 Sơ đồ mô phỏng................................................................................................26
5.2

kết quả mô phỏng.........................................................................................27

5.2.1

Mô phỏng tốc độ động cơ khi Mc=0........................................................27

5.2.2 Động cơ khởi động không tải sau 2s thì cấp tải Mc=5000...........................28
5.2.3 Nhận xét kết quả mơ phỏng.........................................................................31


TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................33

DANH MỤC HÌNH ẢNH


Hình 1. 1 Sơ đồi nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập..............................3
Hình 1. 2 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp

thay đổi điện áp phần ứng..............................................................................................6
Hình 1. 3 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp
thay đổi từ thơng kích từ................................................................................................7
Hình 1. 4 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp
thay đổi điện trở phần ứng.............................................................................................8
Y

Hình 2. 1 Băm xung áp cầu 1 pha................................................................................11
Hình 2. 2 Biểu đồ xung trong bộ biến đổi đảo chiều....................................................11
Hình 3. 1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc
lập................................................................................................................................ 14
Hình 3. 2 Mạch ngun lý đo dịng điện 1 chiều.........................................................16
Hình 3. 3 Sơ đồ đo tốc độ dùng máy phát tốc..............................................................17
Hình 4. 1 Cấu trúc mạch vịng điều khiển dịng điện...................................................19
Hình 4. 2 Sơ đồ cấu trúc mạch vịng dịng điện...........................................................20
Hình 4. 3 Sơ đồ cấu trúc mạch vịng dịng điện bỏ qua E...........................................20
Hình 4. 4 Sơ đồ cấu trúc thu gọn mạch vịng dịng điện..............................................21
Hình 4. 5 Sơ đồ khối cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ........................................21
Hình 5. 1 Sơ đồ mơ phỏng...........................................................................................26
Hình 5. 2 Kết quả mô phỏng tốc độ khi động cơ khi Mc=0.........................................27
Hình 5. 3 Kết quả mơ phỏng phụ tải đặt vào động cơ Mc = 0......................................28
Hình 5. 4 Kết quả mơ phỏng dịng điện phần ứng của động cơ khi động cơ khởi động
khơng tải và cấp tải Mc=0...........................................................................................28
Hình 5. 5 Kết quả mô phỏng phụ tải đặt vào động cơ..................................................29
Hình 5. 6 Kết quả mơ phỏng tốc độ mong muốn ωsp....................................................29
Hình 5. 7 Kết quả mơ phỏng tốc độ khi động cơ khởi động không tải và cấp tải
Mc=5000 sau 2s...........................................................................................................30
Hình 5. 8 Kết quả mơ phỏng dịng điện phần ứng của động cơ khi động cơ khởi động
không tải và cấp tải Mc=5000 sau 2s..........................................................................30
Bảng 5. 1 So sánh khi có bộ điều khiển và khơng có bộ điều khiển.............................31



LỜI NĨI ĐẦU

Trong cơng cuộc xây dựng và phát triển đất nước ta đang bước vào thời kỳ
cơng nghiệp hố - hiện đại hoá với những thành tựu đã đạt được cũng như những khó
khăn thách thức đang đặt ra . Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ nói chung và những kỹ sư
nghành tự động hố nói riêng nhiệm vụ hết sức quan trọng. Đất nước đang cần một đội
ngũ lao động có trí thức cũng như lịng nhiệt huyết để phục vụ và phát triển đất nước .
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và
trong lĩnh vực điện - điện tử nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội thay đổi từng ngày.
Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng được những điều kiện thực tiễn của sản xuất đòi hỏi
những người kĩ sư điện tương lai phải được trang bị những kiến thức chuyên nghành
một cách sâu rộng.
Em đã được giao cho làm đồ án môn học với nội dung đề tài “Thiết kế hệ
truyền động điện động cơ một chiều kích từ độc lập: Hệ BXA-Đ”
Sau một thời gian liên tục được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn
và các thầy cô trong bộ mơn, sự đồn kết giúp đỡ của các bạn trong lớp. Đến nay bản
thiết kế của em đã hoàn thành.
Qua đồ án này em gửi lời cảm ơn tới các thầy cơ trong bộ mơn đã tận tình
hướng dẫn để em hoàn thành bản thiết kế này. Đồng thời em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới
thầy giáo TS.Nguyễn Ngọc Khoát, người đã trực tiếp ra đề tài và hướng dẫn em trong
suốt thời gian qua.
Mặc dù được sự chỉ đạo sát sao của thầy giáo hướng dẫn hết sức nỗ lực cố
gắng. Song vì kiến thức cịn hạn chế,điều kiện tiếp xúc thực tế chưa nhiều. Nên bản
thiết kế khơng tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em mong tiếp tục được sự chỉ bảo
của các quý thầy cô, sự góp ý chân thành của các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, tháng 05, năm 2023


1


CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ

1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện một chiều
Động cơ điện 1 chiều DC (DC chính là từ viết tắt của từ tiếng Anh “Direct
Current Motors”) tức là động cơ điều khiển bằng dòng điện có hướng được xác định.
Hay nói dễ hiểu hơn thì đây chính là loại động cơ hoạt động bằng nguồn điện áp DC nguồn điện áp 1 chiều.
Động cơ điện 1 chiều là loại động cơ đồng bộ, hoạt động bằng dòng điện 1
chiều. Tốc độ quay của 1 động cơ điện 1 chiều tỷ lệ thuận với nguồn điện áp đặt vào
nó, và ngẫu lực quay cũng tỷ lệ thuận đối với dịng điện. Chính vì 2 đặc tính trên mà
động cơ DC được coi là thành phần khơng thể thiếu trong các hệ thống máy móc kỹ
thuật địi hỏi mơ men khởi động lớn.
1.2 Cấu tạo và phân loại động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều gồm các bộ phận chính sau
Stator: Thơng thường được tạo thành từ 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, có
khi là nam châm điện.
Rotor: Chính là phần lõi có quấn các cuộn dây nhằm mục đích tạo thành nam châm
điện.
Chổi than (cịn gọi là brushes): Có nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho bộ phận cổ góp.
Cổ góp (cịn gọi là commutator): Có nhiệm vụ tiếp xúc và chia điện đều cho các
cuộn dây ở trên phần rotor. Số lượng các điểm tiếp xúc thông thường phải tương ứng
với số cuộn có trên rotor.
Tùy thuộc vào phương pháp kích từ, có thể tiến hành chia động cơ điện 1 chiều
thành những loại nhỏ hơn dưới đây:
1

Động cơ điện 1 chiều được kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.


2

Động cơ điện 1 chiều có kích từ độc lập.

3

Động cơ điện 1 chiều với kích từ nối tiếp.

4

Động cơ điện 1 chiều với kích từ song song.
2


5

Động cơ điện 1 chiều với kích từ hỗn hợp, bao gồm 2 cuộn dây kích từ, trong đó
1 cuộn mắc nối tiếp vào phần ứng, còn 1 cuộn mắc song song vào phần ứng.

1.3 Nguyên lí làm việc của động cơ một chiều kích từ độc lập
Khi nguồn điện một chiều có cơng suất khơng đủ lớn thì mắc độc lập mạch điện
phần ứng và mạch kích từ vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ
được gọi là động cơ kích từ độc lập.

Hình 1. 1 Sơ đồi nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Ở đây ta dùng động cơ một chiều nam châm kích từ độc lập nên có từ thông Φ
không đổi nên không cần quan tâm đến vấn đề kích từ. Nếu momen do động cơ điện
sinh ra lớn hơn momen cản, 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 tới khi máy đạt tốc độ định mức. Trong quá trình tăng Iư cần chú ý
không để lớn quá so với Iđm để khơng xảy ra cháy động cơ.
1.4 Phương trình đặc tính cơ
Phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng ( roto):
U u E ( Ru  R f ) I u

(1.1)

Trong đó:
U ư là điện áp phần ứng động cơ (V)
3


Eư là điện trở quận dây phần ứng
Rư là điện trở cuận dây phần ứng
R p là điện trở phụ mạch phần ứng
I ư là dòng điện phần ứng đọng cơ

Với:

Ru ru  rct  rcb  rcp

(1.2)

Trong đó:
r ư là điện trở quận dây phần ứng
r ct là điện trở tiếp xúc giữa chổi than và phiến góp
r cb là điẹn trở quận bù
r cp là điện trở quận phụ


Sức điện động phần ứng tỉ lệ với tốc độ quay roto:

Eu 

p.N
.. K ..
2 a

(1.3)

Trong đó:
K

p.N
2 a là hệ số kết cấu của động cơ

Φ là từ thông qua lõi cực từ

P là số đơi cực chính
N là số than dẫn tác dungj của quận ứng
a là số mạch nhánh song song của cuận ứng
Hoặc ta có thể viết:
Eu K e ..n


Và :
Vậy

(1.4)


2 n
n

60 9,55

Ke 

K
0.105K
9.55

4


Nhờ lực từ trường tác động vào dây dẫn phần ứng khi có dịng điện, roto quay dưới tác
dụng của mơmen quay:
M K ..U u

(1.5)

Từ hệ hai phương trình (1.1) và (1.3) ta có thể rút ra được phương trình đặc
tính cơ biểu thị mối quan hệ ω=f (I ) của động cơ điện một chiều kích từ đọc lập như
sau:


Uu
R  RP
 u
Iu
2

K 
 K  

(1.6)

Từ phương trình (1.5) rút ra I ư thay và phương trình (1.6) ta được phương rình
đặc tính cơ biểu thị mối quan hệ ω=f ( M ) của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
như sau:


Uu
R  RP
 u
M
K   K   2

(1.7)

1.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ
Để thay đổi tốc độ động cơ ta có ba phương pháp sau:
1

Thay đổi điện áp đặt vào mạch phần ứng

2

Thay đổi từ thông động cơ

3


Thay đổi điện trở mạch phần ứng động cơ

1.5.1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp vào mạch phần ứng
Khi thay đổi điện áp cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có các họ đặc tính cơ ứng
với các tốc độ khơng tải khác nhau, song song và có cùng độ cứng. Điện áp U chỉ có
thể thay đổi về phía giảm (Ugiảm tốc độ.

5


Hình 1. 2 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp
thay đổi điện áp phần ứng.
Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng biện pháp thay
đổi điện áp phần ứng có các đặc điểm sau:
1. Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ.
2. Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh.
3. Độ cứng đặc tính cơ giữ khơng đổi trong tồn bộ dải điều chỉnh.
4. Độ sụt tốc tuyệt đối trên tồn dải điều chỉnh ứng với một mơmen là như nhau. Độ
sụt tốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh. Do vậy,
sai số tốc độ tương đối (sai số tĩnh) của đặc tính cơ thấp nhất khơng vượt q sai số
cho phép cho toàn dải điều chỉnh.
5. Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể: D ~ 10:1.
Chỉ có thể điều chỉnh tốc độ về phía giảm (vì chỉ có thể thay đổi với Uư ≤
Uđm).
Phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn để có thể thay đổi trơn điện áp ra.
1.5.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dịng điện kích từ của
động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ. Rõ ràng phương pháp này chỉ
cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ, nghĩa là chỉ có thể giảm dịng điện kích từ

6


(Ikt ≤ Iktđm) do đó chỉ có thể thay đổi về phía giảm từ thơng. Khi giảm từ thơng, đặc
tính dốc hơn và có tốc độ khơng tải lớn hơn. Họ đặc tính giảm từ thơng

Φ
ω

ω02

ω02

ω01

ω01
Φ2

ω0đm

ω0đm
Φ1

Φ đm

I
Inm

M

Mc

Hình 1. 3 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp
thay đổi từ thơng kích từ
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi từ thông có các đặc điểm sau:
Từ thơng càng giảm thì tốc độ khơng tải lý tưởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc
độ động cơ càng lớn. - Độ cứng đặc tính cơ giảm khi giảm từ thơng.
Có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh: D ~ 3:1.
Chỉ có thể điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía tăng.
7


Do độ dốc đặc tính cơ tăng lên khi giảm từ thơng nên các đặc tính sẽ cắt nhau
và do đó, với tải khơng lớn (M1) thì tốc độ tăng khi từ thơng giảm. Cịn ở vùng tải lớn
(M2) tốc độ có thể tăng hoặc giảm tùy theo tải. Thực tế, phương pháp này chỉ sử dụng
ở vùng tải không quá lớn so với định mức.
Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ
với dịng kích từ là (1÷10)% dịng định mức của phần ứng. Tổn hao điều chỉnh thấp.
1.5.3 Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng
Đặc điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở
mạch phần ứng:
Điện trở mạch phần ứng càng tăng, độ dốc đặc tính cơ càng lớn, đặc tính cơ
càng mềm và độ ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn.
Phương pháp chỉ cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ về phía giảm (do chỉ có
thể tăng thêm điện trở).
Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng cho nên tổn hao
công suất dưới dạng nhiệt trên điện trở càng lớn.
Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số mơmen tải. Tải càng nhỏ (M1) thì dải điều chỉnh
D1= min max ω ω càng nhỏ. Nói chung, phương pháp này cho dải điều chỉnh: D ≈ 5:1

ω

-

+

ω0

CKT

ω max
TN
Rp = 0
nt1
ω min

nt2
nt3

DC

+

nt4

R1

0
-

M1

Mc

Rp1
Rp2
Rp3

M

Hình 1. 4 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp
thay đổi điện trở phần ứng.

1.6 Kết luận chương
8


Qua những phân tích cụ thể 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ trên ta thấy mỗi
phương pháp điều chỉnh đều có những ưu nhược điểm riêng phù hợp với từng yêu
cầu công nghệ.
Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều (hay hệ
T-Đ), bộ biến đổi điện là các mạch chỉnh lưu điều khiển có điện áp ra tải U d phụ
thuộc vào giá trị của góc điều khiển. Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh
điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ, tuỳ theo yêu cầu cụ thể của
truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thích hợp.
Căn cứ cơng nghệ của đề tài ta thấy phương pháp thay đổi tốc độ bằng cách
điều chỉnh điện áp mạch phần ứng động cơ có nhiều ưu điểm như:
1.

Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng

2.

Điều chỉnh trơn và điều chỉnh vô cấp

3.

Sai lệch tĩnh nhỏ, =const trong tồn dải điều chỉnh

4.

Để thực hiện tự động hố

5.

Mức độ phù hợp tải

6.

Mc = const

7.

Pc = var
Do đó ta chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp mạch

phần ứng động cơ

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH HỆ TRUYỀN ĐỘNG XUNG ÁP MỘT CHIỀU
9

CĨ ĐẢO CHIỀU-ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

2.1 Hệ truyền động điều chỉnh xung áp động cơ điện một chiều
2.1.1 Băm xung áp một chiều có đảo chiều
Bộ biến đổi xung áp một chiều dùng van điều khiển IGBT có khả năng thực
hiện điều chỉnh điện áp và đảo chiều dòng điện phụ tải. Trong các hệ truyền động tự
động thường có yêu cầu đảo chiều động cơ, do đó bộ biến đổi xung áp loại này thường
hay dùng để cấp nguồn cho các động cơ một chiều kích từ độc lập có nhu cầu đảo
chiều quay
Các van IGBT từ T, đến T, làm nhiệm vụ các khoá không tiếp điểm. Các điốt
đêm D, ... D, dùng để trả năng lượng phản kháng về nguồn và thực hiện q trình hãm
tái sinh.
Có các phương pháp điều khiển khác nhau như: điều khiển đối xứng, không đối
xứng và hỗn hợp. Nhưng thông dụng hơn cả là điều khiển không đối xứng vì chất
lượng điện áp ra tốt hơn. Giả sử động cơ quay theo chiều thuận, tương ứng với cặp van
T, và T, làm việc; van T, sẽ luôn bị khố, cịn T, sẽ được đóng mở ngược pha với T
.Việc mở Tạ trong khoảng t - T nhằm mục đích ngắn mạch phụ tải, do đó điện áp ra
trong khoảng 0 = t sẽ thực sự bằng không (UAB = 0; ).
Bộ biến đổi cũng có ba trạng thái làm việc.
Trạng thái I: E.y> Eo - Động cơ sẽ làm việc ở góc phân tử thứ nhất. Năng lượng
cấp cho động cơ được lấy từ nguồn thông qua van T, và T, dẫn trong khoảng 0 + t Trong thời gian còn lại của chu kỳ (7, + T), năng lượng tích trữ trong điện cảm sẽ duy
trì cho dòng điện đi theo chiều cũ và khép mạch qua T, và D. Dịng điện tải được mơ tả
là đường nét liền.

10


IGBT1

IGBT3

D3

IGBT2

D2

D1

L1

DC

IGBT4

D4

Hình 2. 1 Băm xung áp cầu 1 pha
UG1

UG4

UG2

UG3

Ut

it

it

t2
to

t1

T

it

Hình 2. 2 Biểu đồ xung trong bộ biến đổi đảo chiều
11


Trạng thái 2: E.y< ED . Động cơ làm việc ở góc phần tư thứ hai (chế độ hãm).
Trong khoảng thời gian 0 + 1, động cơ sẽ trả năng lượng về nguồn thông qua điôt D,
và D, (lo = loz = 1 ; đường I, là đường nét đứt trong sơ đồ. Trong khoảng 1, + T, dòng
tải sẽ khép mạch qua T, (T, dẫn) và D, (loz = Ip = I,). Dịng tải sẽ có dạng như ở hình
Trạng thái 3: E.y = Ep .
Trong khoảng 0 + to + do ED > E.y nên động cơ sẽ hãm trả năng lượng về
nguồn qua điốt D, và D, (ib = ipz = i ):
Trong khoảng tạ + I, E.y> Eo, động cơ chuyển sang làm việc ở chế độ động cơ.
Năng lượng từ nguồn qua các van T, và T, được cấp cho động cơ (in = in = i);
Trong khoảng 1, + I2 , lúc này T, bị khố. Ta mở. Năng lượng tích trữ trong điện cảm
sẽ cấp cho động cơ và duy trì dịng điện đi qua
và D4 (ip2 = ip4 = i₁).).
Trong khoảng 1, +T. Khi năng lượng dự trữ trong điện cảm hết sức điện động

của động cơ sẽ đảo chiều dòng điện và dòng tải sẽ khép
mạch qua Tạ và D, ( = ipz = 14). Q trình này tạo ra tích lũy năng lượng trong diện
cảm và khi T, bị khoả thì UAB > E và quá trình lại lập lại như ban đầu.
Mặc dù dòng điện tải đổi chiều, nhưng do có sự tham gia của T, và D, vào quá
trình làm việc nên trong khoảng / + T điện áp trên tải (U,B) ln bằng khơng. Do đó
dạng điện áp trên tải sẽ không bị biến dạng và thành phần sóng điều hồ bậc cao trong
điện áp phụ tải sẽ là nhỏ nhất.
Muốn động cơ làm việc theo chiều ngược lại, luật điều khiển các van sẽ được
thay đổi ngược lại. Trong trường hợp này, luật điều khiển được minh họa bằng đơ thị ở
hình 2.2 (Luật điều khiển khơng đối xứng).
2.1.2 Đặc tính cơ hệ BXA– Đ
Ưu nhược điểm của hệ truyền động BXA – Đ.
Nhược điểm
Phải có nguồn một chiều hoặc kèm theo bộ nguồn xoay chiều - một chiều.
Dạng điện áp ra có dạng xung gây tổn thất phụ trong động cơ.
Bộ biến đổi này khi làm việc có thể rơi vào chế độ dịng gián đoạn.
12


Ưu điểm
Hiệu suất cao vì tổn hao cơng suất trong bộ biến đổi không đáng kể so với các
bộ biến đổi liên tục.
Độ chính xác cao cũng như ít chịu ảnh hưởng của mơi trường, vì yếu tố điều
chỉnh là thời gian đóng cắt khóa mà khơng phải giá trị điện trở của các phần tử điều
chỉnh thường gặp trong các bộ điều chỉnh liên tục.
Chất lượng điện áp tốt hơn các bộ biến đổi liên tục.
Kích thước gọn nhẹ.
Hệ thống này được dùng ở những nơi có nguồn một chiều có cơng suất lớn khi
đó trong sơ đồ thay thế có thể bỏ qua Rb và đặc tính cơ có độ cứng cao.
Hệ thống này dùng ít van động lực.

Dễ tự động hố.
Sau khi phân tích các ưu nhược điểm của từng phương điều chỉnh cho động cơ
một chiều ta quyết định chọn phương pháp sử dụng sơ đồ băm xung áp để thực hiện hệ
truyền động này.

13


CHƯƠNG 3 MƠ HÌNH HĨA HỆ TRUYỀN ĐỘNG BXA-Đ

3.1 Đề xuất cấu trúc hệ thống

Uk

Mc

HCD

Uωđ

Rωđ

Uiđ

-

-

Ri

BBĐ

Uđ

Đ

ω

Ui

Si

Uω

I

Sω
Hình 3. 1 Sơ đồ cấu trúc tổng quát của hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc
lập
Trong đó:
BBĐ : Bộ biến đổi xung áp đảo chiều
Ri, Rω: Các bộ điều chỉnh dòng điện, tốc độ
Si ,Sω: là các sensor tốc độ, sensor dòng điện đóng vai trị khâu phản hồi
Đ: động cơ truyền động một chiều với thông số cho trước.
HCD: phần tử hạn chế dịng điện trong q trình q độ
Hệ truyền động một chiều thường được phân loại:
-

Hệ điều chỉnh tự động truyền động điện điều chỉnh duy trì lượng đặt trước
khơng đổi. Ví dụ: duy trì tốc độ khơng đổi, duy trì mơ men khơng đổi.

-

Hệ điều chỉnh tự động truyền động tùy động( hệ bám) là hệ điều chỉnh vị trí
trong đó cần điều khiển tự động theo lượng đặt trước biến thiên tùy ý, chúng ta
thường gặp ở truyền động quay ăng ten, quay rada, các cơ cấu ăn dao máy cắt
gọt kim loại..

14


-

Hệ điều chỉnh tự động truyền động theo phương trình, thực chất là hệ điều
khiển vị trí nhưng đại lượng điều khiển phải tn theo một chương trình đặt
trước, thơng thường đại lượng điều khiển ở đây là các quỹ đạo chuyển động
trong không gian phức tạp nên cấu trúc của nó thường gồm nhiều trục, chương
trình điều khiển được ghi lại bằng bìa, băng, đĩa từ…thường gặp các hệ điều
khiển theo chương trình trong trung tâm gia cơng cắt gọt kim loại, hoạt động
của ro bốt trong sản xuất.

3.2. Các thành phần trong cấu trúc
3.2.1. Bộ biến đổi (BBĐ)
Dùng bộ biến đổi băm xung một chiều có đảo chiều
3.2.2. Các bộ điều chỉnh Ri, Rω
Là các bộ điều chỉnh dòng điện, bộ điều chỉnh tốc độ được tổng hợp trong các
mạch vòng điều chỉnh dòng điện, mạch vòng điều chỉnh tốc độ
3.2.3. Phần tử hạn chế dịng HCD
Đóng vai trò làm phần tử hạn chế dòng điện trong quá trình q độ, phần tử hạn
chế dịng thường dùng bằng điện trở.

3.2.4. Các sensor phản hồi Si, Sω
Là các cảm biến để đo các đại lượng dòng điện, tốc độ đóng vai trị khâu phản hồi
a.Sensor dịng điện Si
Đóng vai trị là khâu phản hồi dịng điện, để lấy tín hiệu dòng điện quay trở lại
đầu vào hệ thống người ta tạo một tín hiệu điện áp tỉ lệ với tín hiệu dịng điện.Có nhiều
cách để lấy tín hiệu dịng điện
Yêu cầu đặt ra cho các bộ đo dòng điện một chiều, là ngồi việc đảm bảo về độ
chính xác, còn phải đảm bảo cách ly giữa mạch lực và mạch điều khiển.
Người ta thường dùng phương pháp biến điệu để truyền tín hiệu một chiều từ sơ
cấp sang thứ cấp có cách ly bằng biến áp hoặc phần tử quang điện

15