CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1. PHÂN TÍCH CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG 1. Thay đổi điện trở phụ phần ứng ( ) Nguyên lý điều chỉnh: Để điều chỉnh tốc độ động cơ kích từ độc lập bằng phương f pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R vào mạch phần ứng Ta có: Giả thiết: U= const kt = const R = Var Muốn thay đổi điện trở phụ phần ứng mắc nối tiếp với điện trở phụ thay đổi được và mạch phần ứng, ta có: R= Rư + Rf Từ phương trình đặc tính cơ: Từ phương trình đặc tính cơ => khi điện trở phụ Rf tăng => tốc độ động cơ giảm, khi điện trở phụ Rf giảm => tốc độ động cơ tăng Tốc độ không tải lý tưởng: Độ cứng đặc tính cơ: 8 Dạng đặc tính cơ: Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng ta có dạng đặc tính cơ như hình: Hình 1.1 Giản đồ đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ phần ứng f nm Nhận xét: Nếu R càng tăng thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời I và nm M càng giảm. Phương pháp này được dùng để hạn chế dòng điện động cư khi khởi động.
Ưu điểm: + Đơn giản, dễ thực hiện. Nhược điểm: + Độ cứng đặc tính cơ thấp + Tổn thất năng lượng trên điện trở lớn + Phạm vi điều chỉnh hẹp 9 1. Thay đổi điện áp phần ứng ( ) 1.1 Cơ sở của phương pháp Ta có: Giả sử : Uư = Var = Const R = Const phương trình đặc tính cơ Điện áp động cơ giảm => tốc độ động cơ giảm Tốc độ không tải lý tưởng: Độ cứng đặc tính cơ: Dạng đặc tính cơ: Khi thay đổi điện áp mạch phần động cơ ta được một họ đắc tính song song với nhau như hình vẽ. giản đồ biểu thị sự thay đổi của điện áp phần ứng 1.2 Phương pháp điều chỉnh Để điều chỉnh điện áp phần ứng, ta phải sử dụng thêm một bộ biến đổi điều chỉnh được điện áp đầu ra cấp cho mạch phần ứng của động cơ Hình 1.
Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh động cơ BBĐ dùng để biến đổi điện áp xoay chiều của lưới điện thành một chiều và điều chỉnh giá trị điện áp đầu ra theo yêu cầu. Điện trở trong của BBĐ R bđ phụ thuộc vào loại thiết bị vì thông thường công suất của bộ biến đổi và động cơ sấp sỉ bằng nhau nên Rbđ cũng có giá trị đáng kể so với Rư của động cơ Sơ đồ nguyên lý thay thế: 11 Hình 1. sơ đồ nguyên lý điều chỉnh động cơ => Nhận xét: Ưu điểm: + Không gây ồn. +Không gây tổn hao phụ trong động cơ.
+ Dải điều chỉnh rộng: + Độ cứng đặc tính cơ không đổi trong dải điều chỉnh. + Dễ tự động hóa. Nhược điểm: + Phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn có thể thay đổi trơn điện áp ra. + Điều khiển phức tạp.
Thay đổi từ thông kích từ ( ) Nguyên lý điều chỉnh: Để điều chỉnh tốc độ động cơ kích từ độc lập bằng phương pháp thay đổi từ thông kích từ chính là điều chỉnh momen điện từ của động cơ M= K.Iư và điều chỉnh sức điện động quay Eư = K. Sơ đồ điều chỉnh kích từ của động cơ kích từ động lập Ta có: Giả sử: U = Udm = const = Var R = const Để thay đổi tốc độ ta cần thay đổi , mà từ thông kích do dòng kích từ sinh ra vậy ta mắc thêm biến trở Rv vào mạch kích từ. Do tăng dòng kích từ I kt > Idm sẽ làm phá hỏng cuộn dây kích từ và khi ( trạng thái bão hòa) ta tăng Ikt lên thì cũng không thay đổi đáng kể nên ta thay đổi từ thông kích từ bằng cách giảm từ thông - Phương trình đặc tính cơ: Từ thông giảm => tốc độ động cơ tăng Giảm từ thông => tốc độ không tải lý tưởng ωox tăng, độ cứng đặc tính cơ giảm, dòng ngắn mạch Inm không đổi: Tốc độ không tải lý tưởng: 13 ( KΦ x )2 − =var Độ cứng đặc tính cơ: = R dòng ngắn mạch: Inm = = const Dạng đặc tính cơ: khi thay đổi từ thông ta có dạng đặc tính cơ như hình. dạng đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập khi thay đổi từ thông.
=> Nhận xét: Nhược điểm: +Dải điều chỉnh không rộng: + Tốc độ nhở nhất bị chặn bởi đặc tính tự nhiên + Tốc độ lớn nhất bị giới hạn bởi độ bền cơ khí và điều kiện chuyển mạch của động cơ. Ưu điểm: + Công suất điều chỉnh mạch nhỏ, tổn thất năng lượng nhỏ. 14 Cũng có thể sản xuất những động cơ giới hạn điều chỉnh 5:1 thậm chí đến 8:1 những phải dùng những phương pháp khống chế đặc biệt, do đó cấu tạo và công nghệ chế tạo phức tạp khiến cho giá thành của máy tăng lên. Nhận xét lựa chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ.
Nhận xét: Cả 3 phương pháp trên đều điều chỉnh được tốc độ động cơ điện một chiều nhưng chỉ có phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện áp Uư đặt vào phần ứng của động cơ là tốt nhất và hay được sử dụng nhất vì nó thu được đặc tính cơ có độ cứng không đổi, điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và không bị tổn hao.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN BỘ BIẾN ĐỔI CHỈNH LƯU.1 phân tích hệ thống van T-D. Sơ đồ nguyên lý của hệ T-D Bộ biến đổi van Tiristor là một loại nguồn điện áp một chiều, nó trực tiếp biến đổi dòng xoay chiều thành dòng.Việc điều chỉnh điện áp đầu ra của bộ biến đổi đƣợc thực hiện bằng cách điều chình góc mở α của van. Điện áp chỉnh lƣu Ud0 (điện áp không tải ở đầu ra) có dạng đập mạch với tần số đập mạch là n trong một chu kỳ 2π của điện áp sơ cấp của máy biến áp lực. Một bộ biến đổi van có thể bao gồm: Máy biến áp lực, tổ van, kháng lọc, thiết bị bảo vệ và thiết bị điều khiển.
Sơ đồ thay thế chỉnh lưu thyristor - Khi van dẫn ta có phương trình: ⅆI U2 – E = I R Σ + L Σ ⅆt R Σ = Rba + Rứ + Rkt L Σ = Lba + Lứ + Lkt Nhận xét: Ưu điểm: Hệ (T-Đ) tác động nhanh, tổn thất năng lượng ít, kích thước và trọng lượng nhỏ, không gây ồn và dễ tự động hóa do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại lớn, điều đó rất thuận lợi cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống. Do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên độ đập mạch cao, khả năng linh hoạt và chuyển trạng thái làm việc không cao, khả - 25 - năng quá tải về dòng và áp của van kém, chất lượng điện áp ra không cao, tổn thất phụ, và làm xấu hiện tượng chuyển mạch trên cổ góp. Khắc phục: Thiết kế truyền động van cố gắng làm ngắn vùng gián đoạn bằng cách nối kháng lọc, tăng số lần đập mạch, nối van đệm.2 Phân tích hệ thống máy phát động cơ (F-Đ) 1.1 Cấu trúc hệ F-Đ và các đặc tính cơ bản Hệ thống máy phát động cơ (F-Đ) là hệ truyền động điện mà bộ biến đổi diện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha điều khiern quay và coi tốc đọ quay của máy phát là không đổi.
16 Tính chất của máy phát điện được xác định bởi hai đặc tính: Đặc tính từ hóa là sự phụ thuộc giữa sức điện động máy phát vào dòng điện kích từ và đặc tính tải là sự phụ thuộc của điện áp trên hai cực của máy phát và dòng điện tải, các đặc tính này nối chung là phi tuyến do tính chất của lõi sắt, do các phản ứng của dòng điện phần ứng. Trong tính toán gần đúng có thể tính hóa các đặc tính này: 𝐸𝐹 = 𝐾𝐹. 𝑖𝐾𝐹 Trong đó: 𝐾𝐹 : là hệ số kết cấu cảu máy phát C = ∆𝜙.F/∆𝑖𝐾𝐹 : là hệ số góc của đặc tính từ hóa Nếu quấn kích thích của máy phát được cấp bởi nguồn áp lý tưởng 𝑈𝐾𝐹 thì: số hằng 𝐾𝐹 như vậy có thể coi gần đúng máy phát điện một chiều kích từ độc lập Sức điện động của máy phát trong trường hợp này sẽ tỷ lệ với điện áp kích bởi hệ là một bộ khuếch đại tuyến tính: 𝐸𝐹 = 𝐾𝐹′. 𝑈𝐾𝐹′′ Nếu đặt R = 𝑅ư𝑃 + 𝑅ư𝐷 thì có thể viết được phương trình các đặc tính của hệ F-Đ như sau: 1.
Các chế độ làm việc của hệ F-Đ Trong mạch lực của hệ F-Đ không có phàn tử phi tuyến nào nên hệ có những đặc tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các chế độ điều chỉnh được cả hai phía: kích thích máy phát F và kích độngc ơ Đ, đảo chiều quay bằng cách đảo chiều dòng kích thích máy phát, hãm động năng khi dòng bằng kích thích máy phát, hãm động năng khi dòng kích từ máy bằng không, hãm tyasi sinh khi giảm tốc ssộ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ, hãm ngược ở cuối giai đoạn hãm tái sinh khi đăỏ chiều hoặc khi làm việc ổn định với momen tải có tính chất thế năng. Hệ F- Đ có các đặc tính cơ điện đầy đủ cả bốn góc phần tư của mặt phẳng tọa độ 17 Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hệ F-D Các biểu thức trên chứng tỏ rằng, khi điều chỉnh dòng điện kích thích của máy phát thì điều chỉnh được tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng đặc tính cơ thì giữ nguyên. Cũng có thể điều chỉnh kích từ của động cơ để có dải điều chỉnh tốc độ rộng hơn.
* Các chế độ làm việc của hệ F- Đ Hình 1. Sơ đồ làm việc Trong hệ F - Đ không có phần tử phi tuyến nào nên hệ có những đặc tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các trạng thái làm việc. Với sơ đồ cơ bản như hình 1.