Đề tài Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều

Điện tử công suất và truyền động điện là một môn học hay và lý thú, cuốn hút được nhiều sinh viên theo đuổi. Chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất và truyền động điện.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học.Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều ”. Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1 pha đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài. Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm.Tuy nhiên, chúng em đã nhận được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của cô giáo "Nguyễn Phương Thảo", sự góp ý kiến của các bạn sinh viên trong lớp. Được như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của thầy cô giáo và bạn trong các đồ án sau này.

docx50 trang | Chia sẻ: tienduy345 | Ngày: 14/04/2016 | Lượt xem: 3223 | Lượt tải: 31download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ. 1.1. Lời nói đầu. Điện tử công suất và truyền động điện là một môn học hay và lý thú, cuốn hút được nhiều sinh viên theo đuổi. Chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất và truyền động điện.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học.Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều có đảo chiều ”. Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1 pha đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài. Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm.Tuy nhiên, chúng em đã nhận được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của cô giáo "Nguyễn Phương Thảo", sự góp ý kiến của các bạn sinh viên trong lớp. Được như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của thầy cô giáo và bạn trong các đồ án sau này. Do kiến thức hạn chế nên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em không thể tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô trong hội đồng bảo vệ bỏ qua và có những đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn nữa. Chúng em xin chân thành cảm ơn! 1.2. Kế hoạch thực hiện đồ án STT Tuần Công việc thực hiện Người thực hiện 1 1 -Nhận đồ án. -Đưa ra ý tưởng thục hiện. -Phân chia công việc. Cả nhóm 2 2 -Tìm hiểu động cơ điện 1 chiều và sơ đồ mạch lực của mạch điều khiển. Huấn -Tìm kiếm linh kiện liên quan đến đồ án. Long 3 3+4 -Đưa ra cơ sở lí thuyết của đồ án. -Xây dựng sơ đồ khối. -Lựa chọn mạch lực, mạch điều khiển. Cả nhóm 4 5+6 -Thiết kế sơ đồ nguyên lí. -Tính chọn thông số. Cả nhóm 5 7 -Ráp mạch, khảo sát trên panel. -Đo đạc, kiểm tra tín hiệu. Cả nhóm 6 8 Tiến hành làm sản phảm. -Lắp ráp Cả nhóm 7 9 -Chuẩn bị nội dung làm bản lí thuyết. Cả nhóm -Chuẩn bị bảo vệ Cả nhóm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày Tháng Năm CHỮ KÝ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 2.1. Động cơ điện 1 chiều. 2.1.1. Khái niệm. Động cơ điện nói chung và động cơ điện 1 chiều nói riêng là thiết bị điện từ quay, làm việc theo nguyên lý điện từ. Khi đặt vào trong từ trường 1 dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn ) và làm dây dân chuyển động. Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng. 2.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều. Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng cảm ứng điện từ. I Hình 2.1.2.a - Cấu tạo động cơ điện một chiều Như ta đã biết thanh dẫn có dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu tác dụng lực từ. Vì vậy khi cho dòng điện một chiều đi vào chổi than A và đi ra ở chổi than B thì các thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của lực từ. Bên cạnh đó do dòng điện chỉ đi vào thanh dẫn nằm dưới cực N và đi ra ở các thanh dẫn chỉ nằm trên cực S nên dưới tác dụng của từ trường lên các thanh dẫn sẽ sinh ra mô men có chiều không đổi và làm cho roto của máy quay. Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập. Để tiến hành mở máy, đặt mạch kích từ vào nguồn Ukt, dây cuốn kích từ sinh ra từ thông Φ. Trong tất cả các trường hợp, khi mở máy bao giờ cũng phải đảm bảo có Φmax tức là phải giảm điện trở của mạch kích từ Rkt đến nhỏ nhất có thể. Cũng cần đảm bảo không xảy ra đứt mạch kích thích vì khi đó Φ = 0, M = 0, động cơ sẽ không quay được, do đó Eư = 0 và theo biểu thức U = Eư + RưIư thì dòng điện Iư sẽ rất lớn làm cháy động cơ. Nếu mômen do động cơ điện sinh ra lớn hơn mômen cản (M > Mc) rôto 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. *Cấu tạo chung: Phần động cơ điện một chiều bao gồm hai phần chính là: Phần tĩnh: Stato. Phần quay: Roto. * Stato : Stato gọi là phần cảm gồm lõi thép bằng thép đúc, vừa là mạch từ vừa là vỏ máy. Gắn với stato là các cực từ chính có dây quấn kích từ. Phần tĩnh bao gồm các bộ phận sau: cực từ chính, cực từ phụ, gông từ và các bộ phận khác. Hình 2.1.2.b- Cấu tạo stato a. Cực từ chính. Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ được làm bằng các lá thép KTĐ hay thép cácbon dày 0.5 đến 1 mm ép 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 thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt lên trên các cực từ. Các cuộn dây này được nối nối tiếp với nhau. b.Cực từ phụ. Cực từ phụ được đặt giữa các cực tù chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực tù phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn, mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ nhờ các bulông. c.Gông từ. Gông từ được dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm v ỏ máy. d. Các bộ phận khác. Ngoài ba bộ phận chính trên còn có các bộ phận khác như: Nắp máy, cơ cấu chổi than. -Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện. -Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định lên giá chổi than và cách điện với giá đó. Giá chổi có thể quay được để đưa vị trí chổi than đúng chỗ. *Roto: Roto của động cơ điện một chiều bao gồm các bộ phận sau: lõi sắt phần ứng, dây quấn phần ứng, cổ góp và các bộ phận khác. Hình 2.1.2.c- Cấu tạo roto a. Lõi sắt phần ứng. Dùng để dẫn từ. Thường làm bằng những tấm thép KTĐ (thép hợp kim silix) dày 0.5 mm bôi cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. b.Dây quấn phần ứng. Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ (công suất dưới vài kilowatt) thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép. Để tránh khi bị văng ra do sức li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn. Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay ba-ke-lit. c. Cổ góp. Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp có nhiều phiến đồng có đuôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm và hợp thành một trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành góp có cao hơn một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng. d. Các bộ phận khác. Cánh quạt: dùng dể quạt gió làm nguội động cơ. Động cơ điện một chiều thường được chế tạo theo kiểu bảo vệ. Ở hai đầu nắp động cơ có lỗ thông gió. Cánh quạt lắp trên trục động cơ. Khi động cơ quay, cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ. Gió đi qua vành góp, cực từ, lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội động cơ. Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục động cơ thường được làm bằng thép cácbon tốt. 2.1.3 . Mở máy và điều chỉnh tốc độ động cơ. a) Mở máy động cơ điện một chiều. Phương trình cân bằng điện áp: U=Eư + RưIư suy ra Iư= (U- Eư)/ Rư Khi mở máy, tốc độ n=0 suy ra Eư = kE nfi =0 suy ra Iư= U/ Rư Vì Rư rất nhỏ, dòng điện phần ứng Iư lúc mở máy rất lớn Iư=(20¸25) Iđm , làm hỏng cổ góp, chổi than và ảnh hưởng đến lưới điện. Để giảm dòng điện mở máy, dùng các biện pháp : - Dùng biến trở mở máy RMở. Mắc biến trở mở máy vào mạch phần ứng, dòng điện mở máy lúc có biến trở mở máy:  IưMở =U/( Rư+RMở). Lúc đầu để biến trở RMở lớn nhất, trong quá trình mở máy, tốc độ tăng lên, điện trở mở máy giảm dần đến không  (hình 2.1.3.a ). - Giảm điện áp đặt vào phần ứng. Phương pháp này được sử dụng khi có nguồn điện một chiều có thể điều chỉnh được điện áp   Hình 2.1.3.a – Sơ đồ mở máy động cơ bằng giảm điện áp đặt vào phần ứng *Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều. Theo lý thuyết máy điện ta có phương trình tính tốc độ động cơ sau: với hay Từ hai phương trình trên ta thấy n (tốc độ của động cơ) phụ thuộc vào θ (từ thông), R (điện trở phần ứng), U (điện áp phần ứng). Vì vậy để điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều ta có ba phương án. - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông θ - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi bằng cách thay đổi điện trở phụ Rf trên mạch phần ứng. - Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp. -Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông θ. Hình 2.1.3..a- Sơ đồ thay thế. Hình 2.1.3.b- Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi thay đổi từ thông θ. Đồ thị hình trên cho thấy đường đặc tính cơ của động cơ điện một chiều ứng với các giá trị khác nhau của từ thông. Khi từ thông giảm thì n0 tăng nhưng ∆n còn tăng nhanh hơn do đó ta mới thấy độ dốc của các đường đặc tính cơ này khác nhau. Chúng sẽ cùng hôi tụ về điểm trên trục hoành ứng với dòng điện rất lớn: Iư = (U/Rư). Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ lớn hơn tốc độ định mức. Giới hạn trong việc điều chỉnh tốc độ quay bằng phương pháp này là 1:2; 1:5; 1:8. Tuy nhiên có nhược điểm khi sử dụng phương pháp là phải dùng các biện pháp khống chế đặc biệt do đó cấu tạo và công nghệ chế tạo phức tạp, khiến giá thành máy tăng. -Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ Rf trên mạch phần ứng. Ta có: Từ thông không đổi nên n0 không đổi, chỉ có ∆n là thay đổi. Một điều dễ thấy nữa là, do ta chỉ có thể đưa thêm Rf chứ không thể giảm Rư nên ở đây chỉ điều chỉnh được tốc độ dưới tốc độ định mức. Do Rf càng lớn đặc tính cơ càng mềm nên tốc độ sẽ thay đổi nhiều khi tải thay đổi (từ đồ thị cho thấy, khi I biến thiên thì ứng với cùng dải biến thiên của I đường đặc tính cơ nào mềm hơn tốc độ sẽ thay đổi nhiều hơn). Hình.2.1.3.c- Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi thay đổi điện trở phụ Rf trên mạch phần ứng. -Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng Hình 2.1.3d- Sơ đồ khối. Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ cả trên và dưới định mức. Tuy nhiên do cách điện của thiết bị thường chỉ tính toán cho điện áp định mức nên thường giảm điện áp U. Khi U giảm thì n0 giảm nhưng ∆n là const nên tốc độ n giảm. Vì vậy thường chỉ điều chỉnh tốc độ nhỏ hơn tốc độ định mức. Còn nếu lớn hơn thì chỉ điều chỉnh trong phạm vi rất nhỏ. Đặc điểm quan trọng của phương pháp là khi điều chỉnh tốc độ thì mô men không đổi vì từ thông và dòng điện phần ứng đều không thay đổi (M = CM. θ. Iư). Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ trong giới hạn 1:10, thậm chí cao hơn nữa có thể đến 1:25. Phương pháp này có từ thông không đổi nên đặc tính cơ có độ cứng không đổi. Tốc độ không tải lý tưởng phụ thuộc vào giá trị điện áp Uđk của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp này điều khiển là triệt để. Dải điều chỉnh tốc độ của hệ thống bị chặn bởi đặc tính cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp định mức và từ thông định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải điều khiển bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mômen khởi động. Khi mômen tải là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tốc độ là: ωmax= ω0max-Mđm|β| ωmin= ω0min-Mđm|β| Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là: Mnmmin= Mcmax= KM.Mđm Trong đó KM là hệ số quá tải về mômen.Vì họ đặc tính cơ là các đường thẳng song song nhau, nên theo định nghĩa về độ cứng đặc tính cơ ta có thể viết: ωmin= Mnmmin-Mđm1|β|= Mđm|β|KM-1 D = ω0max-Mđm|β|KM-1Mđm|β|= ω0max|β|Mđm-1KM-1 Với ω0max, Mđm, KM xác định ở mỗi máy, vì vậy phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng β. Khi điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ điện một chiều bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạch phần ứng gấp khoảng 2 lần điện trở phần ứng động cơ. Do đó có thể tính sơ bộ được: ω0max|β| Mđm≤ 10 Do đó phạm vi điều chỉnh tốc độ động cơ không vượt quá 10 khi tải có đặc tính mômen không đổi. Phương pháp chỉ dùng cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập hoặc song song làm việc ở chế độ kích từ độc lập. Điều chỉnh động cơ DC bằng PWM chính là sử dụng phương pháp này Hình 2.1.3.e- Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi thay đổi điện áp Kết luận : 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 một chiều bằng cách thay đổi điện áp 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 hao tổn. b) Động cơ điện một chiều kích từ song song. Để mở máy dùng biến trở mở máy RMở , để điều chỉnh tốc độ thường điều chỉnh Rđc  . Đường đặc tính cơ n = fi(M) n = (U - RưIư)/ kEfi (1) Mặt khác: Mđt = kM Iư fi (2) Từ (1) và (2) ta có: n= U/ kEfi - RưM/ (kM kEfi2)    Thêm điện trở Rp vào mạch phần ứng thì ta có: n= U/ kEfi - (Rư +Rp )M/ (kM kEfi2) Hình 2.1.3.f - Sơ đồ nối dây động cơ điện 1 chiều kích từ song song. *Đặc tính làm việc. Các đường quan hệ giữa tốc độ n, mômen M, dòng điện phần ứng Iư và hiệu suất h theo công suất cơ trên trục P2. Động cơ điện kích từ song song có đặc tính cơ cứng, và tốc độ hầu như không đổi khi công suất trên trục P2 thay đổi, chúng được dùng nhiều trong máy cắt kim loại, máy công cụ. 2.2. Bộ biến đổi xung áp 1 chiều. 2.2.1. Đặt vấn đề. Các bộ biến đổi điện áp một chiều dùng để biến đổi điện áp hiệu dụng đặt lên tải. Nguyên lý của bộ biến đổi này là dùng các phần tử van bán dẫn nối tải với nguồn trong một khoảng thời gian t1 rồi lại cắt đi trong một khoảng thời gian t0 theo một chu kỳ lặp lại T. Bằng cách thay đổi độ rộng của t1 hay t0 trong khoảng T ta thay đổi được giá trị điện áp trung bình ra trên tải. Nguyên lý này có ưu điểm là điều chỉnh điện áp ra trong một phạm vi rộng và vô cấp, hiệu suất cao vì tổn thất trên các phân tử điện tử công suất rất nhỏ. Phân loại: Có nhiều cách phân loại các bộ biến đổi xung áp môt chiều, tuỳ thuộc vào cách mắc khoá điện từ song song hay nối tiếp mà người ta chia các bộ biến đổi xung áp thành nối tiếp hay song song. Cũng có thể phân biệt bộ biến đổi tuỳ thuộc vào điện áp ra, ví dụ như bộ biến đổi xung áp có bộ biến đổi xung áp có điện áp ra nhỏ hơn điện áp vào, còn bộ biến đổi xung áp có bộ biến đổi xung áp có điện áp ra lớn hơn điện áp vào.Tuỳ thuộc vào dấu điện áp mà người ta chia ra: bộ biến đổi xung áp không đảo chiềuhoặc bộ biến đổi xung áp có đảo chiều. 2.2.2. Nguyên lí chung của bộ biến đổi xung áp 1 chiều. Hình 2.2.2.a- Sơ đồ nguyên lý của bộ băm xung. BX DC có chức năng biến đổi điện áp một chiều, nó có ưu điểm là có thể thay đổi điện áp trong một phạm vi rộng mà hiệu suất của bộ biến đổi cao vỡ tổn thất của bộ biến đổi chủ yếu trên các phần tử đóng cắt rất nhỏ. So với các phương pháp thay đổi điện áp một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều như phương pháp điều chỉnh bằng biến trở, bằng máy phát một chiều, bằng bộ biến đổi có khâu trung gian xoay chiều, bằng chỉnh lưu có điều khiển... thì phương pháp dùng mạch băm xung có nhiều ưu điểm đáng kể: điều chỉnh tốc độ và đảo chiều dễ dàng, tiết kiệm năng lượng, kinh tế và hiệu quả cao, đồng thời đảm bảo được trạng thái hãm tái sinh của động cơ. Cùng với sự phát triển và ứng dụng ngày càng rộng rãi các linh kiện bán dẫn công suất lớn đã tạo nên các mạch băm xung có hiệu suất cao, tổn thất nhỏ, độ nhạy cao, điều khiển trơn tru, chi phí bảo trì thấp, kích thước nhỏ. Mạch băm xung đặc biệt thích hợp với các động cơ một chiều công suất nhỏ. Điện thế trung bình đầu ra sẽ được điều khiển theo mức mong muốn mặc dù điện thế đầu vào có thể là hằng số (ắc qui, pin) hoặc biến thiên (đầu ra của chỉnh lưu), tải có thể thay đổi.Với một giá trị điện thế vào cho trước, điện thế trung bình đầu ra có thể điều khiển theo hai cách: -Thay đổi độ rộng xung. -Thay đổi tần số băm xung. *Nguyên lý: Nguyên lý chung là biến đổi giá trị của điện áp một chiều ở các mức khác nhau. Hình 2.2.2.b -Sơ đồ. Hình 2.2.2.c-. Dạng sóng a. Phương pháp thay đổi độ rộng xung Nội dung của phương pháp này là thay đổi t1, giữ nguyên T. Giá trị trung bình của điện áp ra khi thay đổi độ rộng là: Trong đó đặt: Là hệ số lấp đầy, còn gọi là tỉ số chu kỳ Như vậy theo phương pháp này thì dải điều chỉnh của Ura là rộng (0 <e£ 1). b. Phương pháp thay đổi tần số xung Nội dung của phương pháp này là thay đổi T, còn t1 = const. Khi đó: Vậy Ud = U khi và Ud = 0 khi f = 0. Ngoài ra có thể phối hợp cả hai phương pháp trên. Thực tế phương pháp biến đổi độ rộng xung được dùng phổ biến hơn vì đơn giản hơn, không cần thiết bị biến tần đi kèm. c. Kết luận Ở đây ta chọn cách thay đổi độ rộng xung, phươg pháp này gọi là PWM (Pulse Width Modulation), theo phương pháp này tân số băm xung sẽ là hằng số. Việc điều khiển trạng thái đóng mỏ của van dựa vào viêc so sánh một điện áp điều khiển với một sóng tuần hoàn (thường là dạng tam giác (Sawtooth)) có biên độ đỉnh không đổi. Nó sẽ thiết lập tần số đóng cắt cho van, tần số đóng cắt này là không đổi với dải tẩn từ 2kHz đến 200kHz. Khi Ucontrol > Ust thì cho tín hiệu điều khiển mở van, ngược lại khóa van. Hình 2.2.2.d-Dạng sóng sau khi sử dụng phương pháp PWM. 2.2.3 Các dạng băm xung cơ bản. Dựa vào cách mắc khoá xung, các bộ lọc và nguồn cung cấp mà có các dạng sơ đồ: a). Xung áp đảo dòng lớp B. Sơ đồ nguyên lý: Hình 2.2.3.a-Sơ đồ nguyên lý xung áp đảo dòng lớp B. Tải là phần ứng động cơ một chiều kích từ độc lập đã được thay bởi mạch tương đương R-L-E. *Nguyên lý hoạt động. Chế độ động cơ: Trong khoảng 0 ≤ t ≤ γT, động cơ được nối nguồn qua S1, điện áp đặt lên động cơ là U. Trong khoảng γT ≤ t ≤T , ngắt, động cơ được nối ngắn mạch qua , điện áp đặt lên động cơ là 0. Chế độ hãm tái sinh: Trong khoảng , ngắt, động cơ được nối nguồn qua , điện áp đặt lên động cơ là U. Trong khoảng , dẫn, động cơ được nối ngắn mạch qua , điện áp đặt lên động cơ là 0. Khi S1 mở dòng điện từ nguồn chảy qua S1 qua tải và trở về âm nguồn .Khi S1 khoá dòng tải được ngắn mạch qua điod D1 đảm bảo dòng tải là liên tục ngay cả khi S1 khoá Để đảo chiều dòng điện phần ứng động cơ (dòng id) ta cho S2 và D2 vào vận hành còn S1 ngắt. Khi đó ,do quán tính động cơ vẫn quay theo chiều cũ mặc dù bị ngắt ra khỏi nguồn ® E > 0. Lúc này mạch tải chỉ có nguồn duy nhất E ngắn mạch qua S2® xuất hiện dòng điện chạy ngược lại chiều ban đầu .Công suất điện từ của động cơ là:Pđt= Id.E > 0. Công suất lúc này được tích luỹ trong cuộn cảm L. Khi S2 ngắt, trên điện cảm L sinh ra sức điện động tự cảm (DUL) cùng chiều với E.Tổng hai sức điện động này lớn hơn điện áp nguồn US làm D2 dẫn ngược dòng về nguồn và trả lại phần năng lượng đã tích luỹ trong cuộn cảm L. Để đảm bảo S2 dẫn dòng điện ngược ngay khi dòng thuận qua D1 tắt ta phát xung vào mở S2 đồng thời với việc phát xung khoá S1. · · · · L1 · R E id · · · · D1 D4 S1 S4 ud US · C · · · D2 D3 S2 S3 · b). Xung áp đảo áp lớp B. Hình 2.2.3.b- Sơ đồ nguyên lý xung áp đảo áp lớp B. S1,S2,S3,S4 là cá van điều khiển hoàn toàn. Trong sơ đồ này cho phép điều chỉnh và đảo chiều quay của động cơ một cách linh hoạt, đặc tính làm việc cả ở 4 góc phần tư. Tuy nhiên, điều khiển các van sẽ rất phức tạp, ở đây ta chỉ nêu ra sơ đồ chứ không nghiên cứu sâu. c). Xung áp song song. Sơ đồ nguyên lý: UD Hình 2.2.3.c- Sơ đồ nguyên lý xung áp song song. Đặc điểm của sơ đồ này là L mắc nối tiếp với tải, khoá K mắc song song với tải. Cuộn cảm L không tham gia vào quá trình lọc gợn sóng mà chỉ có tụ C đóng vai trò này. + k đóng: dòng điện từ +Uqua L→S→-U. Khi đó D tắt vì trên tụ có Uc (đã được tích điện từ trước đó). + k ngắt: dòng điện từ +Uqua L →D→Tải→-U. Vì từ thông trong cuộn cảm L không giảm tức thời về không do đó t