TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HỐ
====o0o====

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN T-Đ
SỬ DỤNG CHỈNH LƯU THYRISTOR CẦU 3 PHA
ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP
Nhóm 1
Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Đăng Khang

Nhóm sinh viên thực hiện: Đàm Quyền Anh - 2019600134
Hoàng Đức Anh - 2019605088
Phạm Tuấn Anh - 2020601993
Hà Nội - 2023


BỘ CƠNG THƯƠNG
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆPHÀNỘI
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN
I. THÔNG TIN CHUNG
1. Họ và tên GV1: Nguyễn Đăng Khang
2. Họ và tên GV2:………………………………………………….

ST
T

Họ và tên

MSSV

Lớp- khóa

SV1 Đàm Quyền Anh (Nhóm trưởng)

2019600134

TDH01-K14

SV2 Hồng Đức Anh

2019605088

TDH01-K14

SV3 Phạm Tuấn Anh

2020601993

TDH02-K15

Tên sản phẩm: Báo cáo đồ án môn học
II. ĐÁNH GIÁ1 (Điểm từng tiêu chí và điểm cuối cùng làm trịn đến 0,5
điểm)

Mục
tiêu/Ch
uẩn
đầu ra
học
phần

TT

L1.1
1

L1.2

2

Điểm đánh giá
Tiêu chí đánh giá sản phẩm

Điểm
tối đa

SV1
Vận dụng được các kiến thức về thiết
kế mạch lực, mạch điều khiển bộ biến
đổi công suất, hệ truyền động điện
ứng dụng trong các công nghệ sản
suất

5


Thiết kế, tính chọn được thiết bị cho
mạch lực và mạch điều khiển.

5

Tổng số

SV2

SV3

10

Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

GIẢNG VIÊN 1

1

GIẢNG VIÊN 2

Trên cơ sở mục tiêu/chuẩn ầu ra của học phần và sản phẩm của chủ ề nghiên cứu, giảng viên
xây dựng tiêu chí ánh giá và iểm tối a của từng tiêu chí
.


PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM
I. Thơng tin chung
Nhóm sinh viên gồm:

STT

Họ và tên

MSSV

Lớp- khóa

SV1

Đàm Quyền Anh

201960013
4

TDH01-K14

SV2

Hồng Đức Anh

201960508
8

TDH01-K14

SV3

Phạm Tuấn Anh


201960199
3

TDH01-K15

II. Nội dung học tập
1. Đề tài: Thiết kế hệ truyền động điện T-Đ : Sử dụng chỉnh lưu thyristor cầu 3 pha
đối xứng , động cơ 1 chiều kích từ động lập có thơng số: U đm = 400V; Iđm=20A;
Pđm=7,2Kw; Uktđm=400V; Iktđm=5A; nđm= (500+134)=634 v/ph.

PHẦN THUYẾT MINH

Chương 1: Tổng quan về hệ TĐ Đ T-Đ
Chương 2: Thiết kế mạch điều khiển ( dùng TCA 785), mạch lực
Chương 3: Tính chọn thiết bị
Chương 4: Dùng phần mềm ( Psim, Simulink Power…) mơ phỏng dạng sóng dịng
điện, điện áp trên tải, trên van ở các chế độ làm việc và đánh giá kết quả.

2. Hoạt động của sinh
- Hoạt động/Nội dung 1: Chương 1: Tổng quan về hệ TĐ Đ T-Đ
Mục tiêu/chuẩn đầu ra:: Vận dụng được các kiến thức về thiết kế mạch lực, mạch
điều khiển bộ biến đổi công suất, hệ truyền động điện ứng dụng trong các công
nghệ sản suất

- Hoạt động/Nội dung 2: Chương 2: Thiết kế mạch điều khiển ( dùng TCA 785),
mạch lực.
Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Thiết kế, tính chọn được thiết bị cho mạch lực và mạch
điều khiển.

- Hoạt động Nội dung 3 Tính chọn thiết bị



Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Thiết kế, tính chọn được thiết bị cho mạch lực và mạch
điều khiển.

3. Sản phẩm nghiên cứu
Bản báo cáo thuyết minh đồ án môn học.
III. Nhiệm vụ học tập
1. Hoàn thành Tiểu luận, Bài tập lớn, Đồ án/Dự án theo đúng thời gian quy
định (từ ngày 08/03/2023 đến ngày 14/06/2023)
2. Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề được giao trước giảng viên và
những sinh viên khác
IV. Học liệu thực hiện Tiểu luận, Bài tập lớn, Đồ án/Dự án


KẾ HOẠCH THỰC HIỆN TIỂU LUẬN, BÀI TẬP
LỚN, ĐỒ ÁN/DỰ ÁN
Tên lớp: TDH01-K14,TDH02-K15
Tên chủ đề: Thiết kế hệ truyền động điện T-Đ : Sử dụng chỉnh lưu thyristor cầu 3
pha đối xứng , động cơ 1 chiều kích từ động lập có thơng số: U đm = 400V; Iđm=20A;
Pđm=7,2Kw; Uktđm=400V; Iktđm=5A; nđm=634 v/ph

Tuần
1-2

Người thực
hiện

Nội dung cơng việc


Phương pháp
thực hiện

Cả nhóm

5-6

Chương 1: Tổng quan về hệ TĐ Đ T- Nghiên cứu tài
Đ
liệu, vận dụng
Đàm
Quyền Chương 2: Thiết kế mạch điều khiển, kiến thức thực
hiện, thảo luận
Anh
mạch lực (dùng TCA 785).
nhóm.
Hồng Đức Anh Chương 3: Tính chọn thiết bị.

7-9

Phạm Tuấn Anh

Chương 4: Mơ phỏng dạng sóng
dịng điện, điện áp trên tải, trên van
bằng phần mềm Psim.

10

Cả nhóm


Nộp bản mềm

11-15

Cả nhóm

Tổng hợp và hoàn thiện báo cáo

3-4

Ngày....tháng.....năm......
XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

(Ký, ghi rõ họ tên)


BÁO CÁO HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM
Tên lớp: TDH01-K14,TDH02-K15
Tên chủ đề: Thiết kế hệ truyền động điện T-Đ : Sử dụng chỉnh lưu thyristor cầu 3
pha đối xứng , động cơ 1 chiều kích từ động lập có thơng số: U đm = 400V; Iđm=20A;
Pđm=7,2Kw; Uktđm=400V; Iktđm=5A; nđm=634 v/ph

Tuần

1-2

Người thực
hiện

Cả nhóm


Nội dung cơng việc

Kết quả
đạt được

Kiến nghị với
GVHD nếu khó
khăn, hỗ trợ từ
GV (nếu cần)

Chương 1: Tổng quan về hệ TĐĐ Báo cáo
T-Đ.

3-4

Đàm Quyền Anh

Chương 2: Thiết kế mạch điều Báo cáo
khiển, mạch lực (dùng TCA 785).

5-6

Hồng Đức Anh

Chương 3: Tính chọn thiết bị.

7-9

Phạm Tuấn Anh


Chương 4: Mơ phỏng dạng sóng Báo cáo
dòng điện, điện áp trên tải, trên
van bằng phần mềm Psim.

10

Cả nhóm

Nộp bản mềm

File

11-15

Cả nhóm

Tổng hợp hồn thiện báo cáo

Báo cáo

Báo cáo

Ngày....tháng.....năm...
XÁC

NHẬN

CỦA


GIẢNG

VIÊN

(Ký, ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................VII
DANH MỤC HÌNH ẢNH......................................................................................IX
DANH MỤC BẢNG BIỂU....................................................................................XI
LỜI NĨI ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN T-Đ..........2
1.1.Cấu tạo và nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.................2
1.1.1. Động cơ điện một chiều..........................................................................2
1.1.2. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập..................................................4
1.2. Giới thiệu về mạch chỉnh lưu và Thyristor..................................................11
1.2.1. Tổng quan về chỉnh lưu........................................................................11
1.2.2. Tổng quan về Thyristor.........................................................................12
1.2.
Tổng quan chung về hệ truyền động điện T-Đ.......................................17
1.2.1. Cấu trúc của hệ thống truyền động điện và phân loại............................17
1.2.2. Cấu trúc của hệ TĐĐ TĐ gồm 2 phần chính:........................................17
1.2.3. Phân loại hệ thống truyền động điện tự động:.......................................18
1.3. Một số hệ truyền động cơ bản......................................................................18
1.3.1. Hệ F- Đ .(Hệ thống máy phát- Động cơ một chiều).............................18
1.3.2. Hệ T-Đ.(Truyền động thyristor-Động cơ một chiều)............................20
1.3.3. Hệ xung áp – động cơ 1 chiều...............................................................23
1.3.4. Truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ dùng biến tần nguồn
áp.................................................................................................................... 24

1.3.5. Truyền động điều chỉnh động cơ không đồng bộ dùng biến dòng chuyển
mạch tự nhiên.................................................................................................25
1.4. Điều chỉnh tốc độ truyền động điện.............................................................25
1.4.1. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều............................................26
1.4.2. Nguyên lý điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng...................................26
1.4.3. Nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ................................................27
1.4.4. Ổn định tốc độ làm việc của hệ truyền động điện một chiều.................28
1.4.5. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều..........................................30
1.5. TỔNG QUAN VỀ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA CÓ ĐẢO CHIỀU ..........33
1.5.1. Nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động T-Đ đảo chiều :..........33
1.5.2. Phương pháp điều khiển chung :...........................................................33
1.5.3. Phương pháp điều khiển riêng :............................................................39


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN....................................................40
2.1. Tổng quan về IC TCA 785..........................................................................40
2.1.1. Khái niệm IC TCA 785.........................................................................40
2.1.2 Đặc tính thông số kỹ thuật TCA 785......................................................40
2.1.3: Sơ đồ cấu tạo........................................................................................40
2.1.4. Mô tả chức năng:..................................................................................44
2.3 Giới thiệu mạch điều khiển ..........................................................................47
2.3.1 Sơ đồ nguyên lý :...................................................................................47
2.4. Nguyên tắc điều khiển :...............................................................................48
2.4.1. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính:.....................................48
2.4.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos:.............................................49
2.5 Các khâu cơ bản của mạch điều khiển:.........................................................50
2.5.1. Khâu đồng pha :....................................................................................50
2.5.2. Khâu so sánh :.......................................................................................52
2.5.3. Khâu khếch đại.....................................................................................54
2.5.4. Khâu tạo xung chùm :...........................................................................55

2.6. Sơ đồ mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động...........................................57
CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ...................................................................59
3.1. Sơ đồ mạch động lực hệ chỉnh lưu cầu ba pha thyristor.............................59
3.2 .Tính chọn thyristor...................................................................................60
3.3.
Tính tốn máy biến áp chỉnh lưu............................................................61
3.4. Tính nguồn ni..........................................................................................69
3.5. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực...............................................72
3.5.1. Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn...................................................72
3.5.2. Bảo vệ quá dòng cho van......................................................................73
3.5.3. Bảo vệ quá điện áp cho van...................................................................74
CHƯƠNG 4: DÙNG PHẦN MỀM PSIM MƠ PHỎNG DẠNG SĨNG DỊNG
ĐIỆN, ĐIỆN ÁP TRÊN TẢI, TRÊN VAN Ở CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ..........................................................................................76
4.1 Mạch mô phỏng............................................................................................76
4.1.1 Mạch mô phỏng động lực.......................................................................76
4.1.2 Mạch mô phỏng mạch điều khiển...........................................................77
KẾT LUẬN............................................................................................................84


DANH MỤC HÌNH ẢN

Hình 1.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều................................................................2
Hình 1.2. Động cơ điện một chiều............................................................................2
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (a), kích từ
song song(b), kích từ hỗn hợp(c), và kích từ độc lập(d)...........................................4
Hình 1.4. Sơ đồ kích từ độc lập................................................................................7
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu.............................................................11
Hình 1.6. Mơ tả cấu trúc chung của hệ TĐĐ TĐ....................................................17
Hình 1.7. Điều chỉnh tốc độ động cơ ĐMĐL dùng máy phát.................................19

Hình 1.8. Sơ đồ ngun lý hệ T-Đ khơng đảo chiều...............................................20
Hình 1.9. Sơ đồ đảo chiều bằng cơng tắc tơ............................................................22
Hình 1.10. Sơ đồ mắc 2 bộ chỉnh lưu theo kiểu thuận nghịch.................................22
Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý xung áp đơn (loại A)..................................................23
Hình 1.12. Sơ đồ bộ điều chỉnh xung áp loại B......................................................24
Hình 1.13. Biến tần nguồn áp.................................................................................24
Hình 1.14. Sơ đồ nguyên lý mạch lực hệ TĐ BBĐ-Động cơ không đồng bộ dùng
biến tần nguồn dịng chuyển mạch tự nhiên............................................................25
Hình 1.15. Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập......................................26
Hình 1.16. Sơ đồ thay thế và đặc tính điều chỉnh từ thơng động cơ........................28
Hình 1.17. Sơ đồ ồn định tốc độ bằng phương pháp phản âm điện áp....................29
Hình 1.18. Sơ đồ ồn định tốc độ bằng phương pháp phản âm tốc độ......................29


Hình 1.19. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB 3 pha bằng cách thay đổi
điện trở phụ trong mạch roto...................................................................................30
Hình 1.20. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB 3 pha bằng cách thay đổi
điện trở phụ trong mạch staroto..............................................................................31
Hình 1.21. Sơ đồ phối hợp tuyến tính của α1 và α2..................................................34
Hình 1.22. Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha dùng phương pháp điều khiển chung........36
Hình 1.23. Sơ đồ dạng sóng biểu diễn quan hệ giữa α1 và α2..................................37
Hình 1.24. a ) Sơ đồ điều khiển chung phối hợp kiểu tuyến tính . b) Sơ đồ điều
khiển chung phối hợp kiểu phi tuyến tính...............................................................38
Hình 1.25. Sơ đồ cầu chỉnh lưu cầu ba pha có đảo chiều dùng phương pháp điều
khiển riêng..............................................................................................................39

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo TCA...................................................................................41
Hình 2. 2 TCA 785 trong thực tế............................................................................41
Hình 2. 3 Thơng số của TCA 785...........................................................................42
Hình 2. 4 Giản đồ điện áp.......................................................................................45

Hình 2. 5 Mạch điều khiển chỉnh lưu cầu 3 pha dùng TCA 785.............................46
Hình 2. 6 Sơ đồ khối điều khiển thyristor...............................................................47
Hình 2. 7 Ngun tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính.........................................48
Hình 2. 8 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcoss...............................................49
Hình 2. 9 Một số khâu đồng pha điển hình.............................................................51
Hình 2. 10 Giản đồ của khâu đồng pha là...............................................................52
Hình 2. 11 Các khâu so sánh thường gặp................................................................53
Hình 2. 12 Sơ đồ so sánh hai tín hiệu khác dấu.....................................................53
Hình 2. 13 Sơ đồ các khâu khếch đại và phân phối xung........................................54
Hình 2. 14 Sơ đồ phối hợp tạo xung chùm.............................................................55
Hình 2. 15 Đồ thị dạng song của khâu tạo xung chùm............................................56
Hình 2. 16 a ) :Sơ đồ tạo xung chùm dùng vi mạch 555 .
b ) Sơ đồ tạo xung
chùm đa hài bằng khếch đại thuật toán .
c ) Sơ đồ tạo xung chùm tạo bằng mạch
khếch đại thuật tốn.
Hình 2. 17 Mạch điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha bằng chùm xung điều khiển.....58


Hình 4,1 Mạch mơ phỏng động lực........................................................................75
Hình 4. 2 Mạch mô phỏng mạch điều khiển...........................................................76

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Bảng chú thích kí hiệu của TCA 785......................................................43

Bảng 3. 1 Thơng số của máy biến áp động lực.......................................................69

LỜI NĨI ĐẦU
Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các cơng đoạn cuối cùng của một công
nghệ sản suất . Đặc biệt trong dây truyền sản xuất tự động hiện đại , truyền động

điện đóng góp vai trị quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản
phẩm.Vì vậy các hệ truyền động điện luôn luôn được quan tâm nghiên cứu nâng
cao chất lượng để đáp ứng các yêu cầu cơng nghệ mới với mức độ tự động hóa cao.
Trong thời đại cơng nghệ hiện nay thì động cơ điện một chiều chiếm một tỉ lệ
khá lớn trong nền sản suất công nghiệp của thế giới và đặc biệt là các hệ thống dây
chuyền tự động trong các nhà máy xí nghiệp được sử dụng rất rộng rãi và vận hành
có độ tin cậy cao.Vấn đề là quan trọng trong các dây chuyền sản xuất là điều khiển
để điều chỉnh tốc độ động cơ hay đảo chiều quay động cơ để nâng cao năng
suất .Sau khi nhận được đề tài: “Thiết kế hệ truyền động điện T-Đ : Sử dụng chỉnh
lưu thyristor cầu 3 pha đối xứng , động cơ 1 chiều kích từ động lập.” Nội dung đồ
án gồm có 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ TĐ Đ T-Đ
Chương 2: Thiết kế mạch điều khiển ( dùng TCA 785), mạch lực
Chương 3: Tính chọn thiết bị
Chương 4: Dùng phần mềm ( Psim, Simulink Power…) mô phỏng dạng song dòng
điện, điện áp trên tải, trên van ở các chế độ làm việc và đáng giá kết quả.
Dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo Nguyễn Đăng Khang cùng với sự nỗ
lực của nhóm ,chúng em đã hồn thành xong khối lượng kiến thức mà thầy đã
hướng dẫn .
Trong q trình làm đề tài chúng em đã tích lũy được một số kiến thức để có
thể nâng cao kiến thức của mình một cách chắc chắn hơn. Tuy nhiên với thời gian


và kiến thức có hạn cho dù chúng em đã cố gắng hết sức mình song khó tránh khỏi
những thiếu sót .Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để đồ án
của chúng em được hoàn thành hơn nữa.Qua đây chúng em xin chân thành cảm ơn
các thầy cô giáo của khoa Điện trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội và đặc biệt là thầy
giáo Nguyễn Đăng Khang người đã hướng dẫn nhóm chúng em trong quá trình làm
đồ án vừa qua.


Ngày….tháng… năm 2023.
Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN
ĐỘNG ĐIỆN T-Đ
1.1.Cấu tạo và nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ
độc lập
1.1.1. Động cơ điện một chiều
a. Cấu tạo

Hình 1.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều
Hình ảnh thực tế :


Hình 2.2. Động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều cấu tạo gồm hai thành phần chính: gồm phần tĩnh và phần
quay.
b. Phần cảm (stator)
Phần cảm là phần tạo ra từ trường tĩnh của động cơ gồm có các phần sau đây:
+ Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường, nó gồm có lõi sắt cực từ và
dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ
+ Lõi sắt kích từ được làm bằng lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon ghép
lại và tán chặt.
+ Dây quấn kích từ: được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn
dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và và tẩm sơn cách điện trước khi
đặt trên các cực từ.
- Cực từ phụ: được đặt giữa các cực chính và dùng để cải thiện đổi chiều, lõi
thép thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn giống như
cực từ chính.
- Gơng từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.

- Chổi than : là các thanh Cacbon được tiếp xúc với cổ góp để đưa dịng điện
từ nguồn một chiều vào rơto . Chổi than được đặt ở trung tính hình học của động
cơ.
c. Phần ứng (rotor)
Phần ứng là phần cho dòng điện một chiều chạy trong nó, tương tác giữa dịng
điện I và từ thơng  sinh ra mơmen quay. Nó gồm ba phần chính:


- Lõi thép : là các lá thép kĩ thuật điện (Fe - Si) mỏng ghép lại với nhau, trên có
xẻ rãnh để đặt các bối dây.
- Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dịng điện chạy qua,
nó được cấu tạo gồm các dây đồng tròn được ghép thành các phần tử (bối dây), các
bối dây được ghép theo kiểu dây quấn xếp đơn hay dây quấn phức tạp tuỳ yêu cầu
mômen lớn hay nhỏ.
- Cổ ghóp : gồm các phiến góp được cách điện với nhau, các phiến góp được
nối với các đầu mút của các bối dây để đưa dòng điện vào phần ứng.
Ngồi ra cịn có các bộ phận khác gồm cánh quạt dùng để làm ngội máy,
trục máy...
Tùy theo phương pháp kích từ người ta chia động cơ một chiều thành các dạng
kích từ nối tiếp, kích từ song song, kích từ hỗn hợp, kích từ độc lập.

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (a), kích từ
song song(b), kích từ hỗn hợp(c), và kích từ độc lập(d).
Hình 1-4: Sơ đồ ngun lý của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp (a), kích từ
song song(b), kích từ hỗn hợp(c), và kích từ độc lập(d).
Khi nguồn điện một chiều có cơng suất vơ cùng lớn và điện áp khơng đổi thì
mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi
là động cơ kích từ song song.

1.1.2. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều


Động cơ điện phải có hai nguồn năng lượng .
- Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ đẻ sinh ra từ thơng kích từ
- Nguồn phần ứng được đưa vào hai chổi than để đưa vào hai cổ
góp của phần ứng .
Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi điện trong dây quấn phần ứng có
điện. Các thanh dẫn có dịng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm
rôto quay. Chiều của lực được xác định bằng qui tắc bàn tay trái
Khi phần ứng quay được nửa vịng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau.
Do có phiếu góp nhiều dịng điện dữ ngun làm cho chiều lực từ tác dụng
không thay đổi.
Khi quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động Eư
chiều của suất điện động được xác định theo qui tắc bàn tay phải, ở động cơ một
chiếu sđđ Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư được gọi là sức phản điện động .
Phương trình cân bằng điện áp :
U = Eư + Rư.Iư +Iư.di/dt

- Phương trình đặc tính cơ: là phương trình biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ (n)
và mômen (M) của động cơ có dạng chung :
ω=

U u R u + Rf
−
.M
K Φ (K Φ)2

Thơng qua phương trình này, ta có thể thấy được sự phụ thuộc của tốc độ độngcơ
và mômen động cơ và các thông số khác (mômen, từ thông...), từ đó đưa

raphương án để điều chỉnh động cơ (tốc độ) với phương án tối ưu.
Với những điều kiện Uư = const, It = const thì động cơ hầu như khơng đổi,
Vivậy quan hệ trên là tuyến tính và đường đặc tính cơ của động cơ là đường thẳng.
Thường dạng của đặc tính cơ của động cơ mà giao điển với trục tung ứng với
mơmen ngắn mạch cịn giao điểm với trục tung ứng vơi tốc độ không tải của
động cơ.


Người ta đưa thêm đại lượng β=

ΔM
để đánh giá độ cứng. Đặc tính càng dốc càng
Δω

cứng ( β càng lớn) tức là mômen biến đổi nhiều nhưng tốc độ biến đổi ít và ngược
lại. Đặc tính càng ít dốc càng mềm tức là mơmen biến đổi ít nhưng tốc độ biến đổi
nhiều thay đổi.

Để hiểu được nguyên lý và lựa chọn phương pháp điều chỉnh tối ưu, trước
hết ta đi xét đặc tính của động cơ điện. Đó là quan hệ giữa tốc độ quay với
mơmen(hoặc dịng điện) của động cơ.
- Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ: nếu động cơ vận hành ở chế độ định mức
(điện áp, tần số, từ thông định mức và không nối thêm các điện kháng, điện trở
vào động cơ).Trên đặc tính cơ tự nhiên ta có các điểm làm việc định mức có giátrị
Mđm, ωđm.đm.
- Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các tham số
nguồn hoặc nối thêm các điện trở, điện kháng.
Để so sánh các đặc tính cơ với nhau, người ta đưa ra khái niệm độ cứng của
đặctính cơ: β=∆Μ/∆ωđm. (tốc độ biến thiên mơmen so với vận tốc)
Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Sơ đồ kích từ độc lập được thể hiện như dưới đây:


Hình 4.4. Sơ đồ kích từ độc lập
Khi nguồn một chiều có cơng suất khơng đủ lớn thì mạch điện phần ứng và
mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau: gọi là động cơ điện
kích từ độc lập.
Phương trình đặc tính cơ xuất phát:
U u = E u + ( Ru + R f ) I u
+Uư: Điện áp phần ứng
+Eư: sức điện động phần ứng
+Rư: điện trở kháng phần ứng: Rư=rư +rcf +rb +rct
+rư: điện trở cuộn dây phần ứng.
+rcf: điện trở cuộn cực từ phụ.
+ri: điện trở cuộn bù.
+rct: điện trở tiếp xúc của chổi điện.
+Rf: điện trở phụ trong mạch phần ứng.
+Iư: dòng điện mạch phần ứng.
+Eư được xác định theo biểu thức sau:
Eu =

pN
.Φ.ω
2 πaa

+ p: số đơi cực từ chính.
+ N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng.


+ A: số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng.

+ Φ : từ thơng kích từ dưới một cực từ.
+ ωđm.: tốc độ góc.
K=

pN
2 πaa

Trong đó K là hệ số cấu tạo của động cơ.
E u =K e Φn

ωđm. = 2πn / 60 = n / 9,55
Vì vậy:
Eu =

pN
Φn
60 a

K e=

K
=0.105 K
9.55

Suy ra :
Φ=

U n R n+ R
−
I (*)

KΦ K Φ n
f

Biểu thức (*) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ.
Mặt khác mơmen điện từ của động cơ được xác định M dt = K .Φ.I u
Suy ra:
I u = M dt / KΦ
Thay vào (*) ta được :
ωđm.=

U n R n+ R
−
¿¿
KΦ

f

Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và thép thì mơmen cơ trên trục động cơ bằng mơmen
điện từ bằng M.
Ta có:
ωđm.=

U n R n+ R
−
¿¿
KΦ

f



Đây là phương trình đặc tính cơ điện một chiều kích từ độc lập
Ta có đồ thị hình vẽ :

Nhận xét :
+Iư=0 hoặc M=O ta có
ωđm.=

Un
=ω0
R n + Rf

Đây là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ
U

+ ωđm. = 0 thì I u= R + R Dịng điện ngắn mạch
u
f
M = K .Φ.I nm = M nm Mômen ngắn mạch
ω=

Un
RI
−
=ω 0−Δ ω
KΦ K Φ

ω=

U n R n+ R f
− ¿¿

KΦ

R= Ru + R f
ω 0=

Un
KΦ

Δ ω=

R
R
I u=
¿
¿
KΦ

Từ đó có thể tốc độ động cơ điện một chiều phụ thuộc vào các đại lượng là: Uư,
R, I. Như vậy thông qua các đại lượng biến thiên này mà ta có thể điều khiển
được tốc độ động cơ một chiều.


1.2. Giới thiệu về mạch chỉnh lưu và Thyristor
1.2.1. Tổng quan về chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu là mạch điện cho phép chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC)
thành dòng điện một chiều (DC). Chỉnh lưu giống như một cái van chỉ cho phép
dịng điện đi qua nó theo một chiều nhất định.

Hình 5.5. Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu
Phân loại mạch chỉnh lưu:

– Phân loại theo loại linh kiện bán dẫn trong mạch
+ Mạch chỉnh lưu không điều khiển sử dụng diode
+ Mạch chỉnh lưu có điều khiển sử dụng SCR hay thyristor
+ Mạch chỉnh lưu bán điều khiển sử dụng diode và SCR
– Phân loại theo số pha nguồn cấp: một pha, hai pha, ba pha, 6 pha…
– Phân loại theo sơ đồ mắc linh kiện có hai loại
+ Mạch chỉnh lưu hình tia:
Ở sơ đồ này số lượng linh kiện sẽ bằng với số pha của nguồn cấp cho mạch. Tất cả
các linh kiện đấu chung một đầu nào đó với nhau hoặc cực âm chung hoặc cực
dương chung.
+ Sơ đồ mạch cầu:
Ở sơ đồ này số lượng linh kiện bán dẫn nhiều gấp đôi số nguồn cấp cho mạch.
Trong đó một nửa số linh kiện mắc chung cực âm, một nửa kia lại mắc chung nhau
cực dương.