Đồ án Thiết kế bộ băm xung một chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu)

Môc lôc  §Ò bµi  1    Lêi nãi ®Çu  2   Ch­¬ng I  Giíi thiÖu vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu I.1 §Æt vÊn ®Ò I.2 Tæng quan vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. I.2.1 Giíi thiÖu mét sè lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu I.2.2 §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp I.3 C¸c vÊn ®Ò kh¸c khi ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. I.3.1 C¸c gãc phÇn t­ lµm viÖc I.3.2 C¸c chÕ ®é lµm viÖc cña §C§ 1 chiÒu kÝch tõ ®éc lËp I.3.3 VÊn dÒ phô t¶i  4   Ch­¬ng II  M¹ch b¨m xung II.1 Giới thiệu về băm xung một chiều (BXDC) II.1.1 Ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®é réng xung II.1.2 Ph­¬ng ph¸p thay ®æi tÇn sè xung II.1.3 Nhận xÐt II.2 C¸c sơ đồ băm xung II.2.1 Sơ đồ giảm ¸p (Step-down (Buck)) II.2.2 BiÕn ®æi t¨ng ¸p (step-up (boost)) II.2.3 Sơ đồ băm đảo cưc (Step-down/up (buck-boost)) II.2.4 Bộ đảo dßng II.2.5 Bộ đảo ¸p II.2.6 Bộ Chopper lớp E 1. Sơ đồ nguyªn lý 2. C¸c phương ph¸p điều khiển II.3 Kết luận II.3.1 Chọn mạch lực II.3.2 Chọn phương ph¸p điều khiển II.3.3 Chọn van b¸n dẫn  16   Ch­¬ng III  ThiÕt kÕ m¹ch lùc III.1. TÝnh to¸n chọn van III.1.1 Chọn Diode công suất III.1.2 Chọn c¸c van b¸n dẫn  39   Ch­¬ng IV  ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn IV.1. Yªu cÇu chung cña m¹ch ®iÒu khiÓn IV.2. Nguyªn lý cña m¹ch ®iÒu khiÓn  50   Ch­¬ng V  M« pháng trªn m¸y tÝnh    Đề bài: Thiết kế bộ băm xung một chiều có đảo chiều (theo nguyên tắc đối xứng) để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều (kích từ nam châm vĩnh cửu) với số liệu cho trước: Phương án  Điện áp lưới (VAC)  Dòng điện định mức  Điện áp phần ứng  Phạm vi điều chỉnh tốc độ   1  110  20  120  10:1   2  220  8  220  15:1   3  380  15  100  20:1   4  127 V  6 A  400 V  25:1   5  300  10  600  15:1   Sinh viªn thùc hiÖn: NguyÔn §øc HuyÒn Nhãm ®å ¸n §TCS 5 – Líp T§H2 K48 Lêi nãi ®Çu Ứng dụng Điện tử công suất trong truyền động điện – điều khiển tốc độ động cơ điện là lĩnh vực quan trọng và ngày càng phát triển. Các nhà sản xuất không ngừng cho ra đời các sản phẩm và công nghệ mới về các phần tử bán dẫn công suất và các thiết bị điều khiển đi kèm. Do đó khi thực hiện đồ án chúng em đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới nhất, những công nghệ mới trong lĩnh vực điều khiển các phần tử bán dẫn công suất. Với yêu cầu thiết kế mạch băm xung một chiều để điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập có yêu cầu đảo chiều quay theo nguyên tắc đối xứng , chúng em đã cố gắng tìm hiểu kĩ về các phương án công nghệ sao cho bản thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, yêu cầu kinh tế . Với hy vọng đồ án điện tử công suất này là một bản thiết kế kĩ thuật có thể áp dụng được trong thực tế nên chúng em đã cố gắng mô tả cụ thể, tỉ mỉ và tính toán cụ thể các thông số của các sơ đồ mạch. Mặc dù chúng em đã rất nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi và quyết tâm cao nhất tuy nhiên đây là lần đầu tiên chúng em làm đồ án, và đặc biệt do trình độ hiểu biết của chúng em còn nhiều hạn chế nên chúng em không thể tránh khỏi những sai sót, chúng em mong nhận được sự phê bình góp ý của các thầy để giúp chúng em hiểu rõ hơn các vấn đề trong đồ án cũng như những ứng dụng thực tế của nó để bản đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn .Và chúng em hi vọng trong một tương lai không xa, chúng em có thể áp dụng những kiến thức và hiểu biết thu được từ chính đồ án đầu tiên trong cuộc đời sinh viên của chúng em vào thực tế cũng như sẽ phát triển hơn nó trong các đồ án sau này. Trong quá trình làm đồ án chúng em đã nhận được sự giúp đỡ và chỉ bảo rất tận tình của thầy giáo D­¬ng V¨n Nghi .Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy và hi vọng thầy sẽ giúp đỡ chúng em nhiều hơn nữa trong việc học tập của chúng em sau này. Nhóm sinh viên thực hiện. Ch­¬ng I Giíi thiÖu vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu I.1 §Æt vÊn ®Ò Cïng víi sù ph¸t triÓn ngµy cµng m¹nh mÏ cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp c¶ vÒ chiÒu réng lÉn chiÒu s©u,®iÖn vµ c¸c m¸y ®iÖn ®ãng mét vai trß rÊt quan träng , kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong phÇn lín c¸c ngµnh c«ng nghiÖp vµ ®êi sèng sinh ho¹t cña con ng­êi. Nã lu«n ®i tr­íc mét b­íc lµm tiÒn ®Ò nh­ng còng lµ mòi nhän quyÕt ®Þnh sù thµnh c«ng cña c¶ mét hÖ thèng s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. Kh«ng mét quèc gia nµo, mét nÒn s¶n xuÊt nµo kh«ng sö dông ®iÖn vµ m¸y ®iÖn. Do tÝnh ­u viÖt cña hÖ thèng ®iÖn xoay chiÒu: dÔ s¶n xuÊt, dÔ truyÒn t¶i..., c¶ m¸y ph¸t vµ ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu ®Òu cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n vµ c«ng suÊt lín, dÔ vËn hµnh... mµ m¸y ®iÖn (®éng c¬ ®iÖn) xoay chiÒu ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i vµ phæ biÕn. Tuy nhiªn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vÉn gi÷ mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh nh­ trong c«ng nghiÖp giao th«ng vËn t¶i, vµ nãi chung ë c¸c thiÕt bÞ cÇn ®iÒu khiÓn tèc ®é quay liªn tôc trong ph¹m vi réng (nh­ trong m¸y c¸n thÐp, m¸y c«ng cô lín, ®Çu m¸y ®iÖn...). MÆc dï so víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®Ó chÕ t¹o ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cïng cì th× gi¸ thµnh ®¾t h¬n do sö dông nhiÒu kim lo¹i mµu h¬n, chÕ t¹o b¶o qu¶n cæ gãp phøc t¹p h¬n ... nh­ng do nh÷ng ­u ®iÓm cña nã mµ m¸y ®iÖn mét chiÒu vÉn kh«ng thÓ thiÕu trong nÒn s¶n xuÊt hiÖn ®¹i. ¦u ®iÓm cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ cã thÓ dïng lµm ®éng c¬ ®iÖn hay m¸y ph¸t ®iÖn trong nh÷ng ®iÒu kiÖn lµm viÖc kh¸c nhau. Song ­u ®iÓm lín nhÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ ®iÒu chØnh tèc ®é vµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i. NÕu nh­ b¶n th©n ®éng c¬ kh«ng ®ång bé kh«ng thÓ ®¸p øng ®­îc hoÆc nÕu ®¸p øng ®­îc th× ph¶i chi phÝ c¸c thiÕt bÞ biÕn ®æi ®i kÌm (nh­ bé biÕn tÇn....) rÊt ®¾t tiÒn th× ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kh«ng nh÷ng cã thÓ ®iÒu chØnh réng vµ chÝnh x¸c mµ cÊu tróc m¹ch lùc, m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n h¬n ®ång thêi l¹i ®¹t chÊt l­îng cao. Ngµy nay hiÖu suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu c«ng suÊt nhá kho¶ng 75% ( 85%, ë ®éng c¬ ®iÖn c«ng suÊt trung b×nh vµ lín kho¶ng 85% ( 94% .C«ng suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµo kho¶ng 100000kw ®iÖn ¸p vµo kho¶ng vµi tr¨m cho ®Õn 1000v. H­íng ph¸t triÓn lµ c¶i tiÕn tÝnh n©ng vËt liÖu, n©ng cao chØ tiªu kinh tÕ cña ®éng c¬ vµ chÕ t¹o nh÷ng m¸y c«ng suÊt lín h¬n ®ã lµ c¶ mét vÊn ®Ò réng lín vµ phøc t¹p v× vËy víi vèn kiÕn thøc cßn h¹n hÑp cña m×nh trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy em kh«ng thÓ ®Ò cËp nhiÒu vÊn ®Ò lín mµ chØ ®Ò cËp tíi vÊn ®Ò thiÕt kÕ bé b¨m xung mét chiÒu ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cã ®¶o chiÒu cña ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp theo nguyªn t¾c ®èi xøng . §©y lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®­îc dïng phæ biÕn nhÊt hiÖn nay ®Ó ®iÒu chØnh ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp víi yªu cÇu ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ theo ph­¬ng ph¸p ®èi xøng .§©y lµ mét ph­¬ng ph¸p mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao vµ ®­îc sö dông réng r·i bëi nh÷ng tÝnh n¨ng vµ ®Æc ®iÓm næi bËt cña nã mµ chóng em sÏ ph©n tÝch vµ ®Ò cËp sau nµy. I.2 Tæng quan vÒ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. I.2.1) Giíi thiÖu mét sè lo¹i ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Khi xem xÐt ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu còng nh­ m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu ng­êi ta ph©n lo¹i theo c¸ch kÝch thÝch tõ c¸c ®éng c¬. Theo ®ã øng víi mçi c¸ch ta cã c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn lo¹i: - KÝch thÝch ®éc lËp: khi nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt ko ®ñ lín, m¹ch ®iÖn phÇn øng vµ m¹ch kÝch tõ m¾c vµo hai nguån mét chiÒu ®éc lËp nhau nªn :I = I­. - KÝch thÝch song song: khi nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt v« cïng lín vµ ®iÖn ¸p ko ®æi, m¹ch kÝch tõ ®­îc m¾c song song víi m¹ch phÇn øng nªn I = Iu +It - KÝch thÝch nèi tiÕp: cuén kÝch tõ m¾c nèi tiÕp víi cuén d©y phÇn øng cuén kÝch tõ cã tiÕt diÖn lín, ®iÖn trë nhá, sè vßng Ýt, chÕ t¹o dÔ dµng nªn ta cã I = I­ =It. - KÝch thÝch hçn hîp ta cã: I = Iu +It Víi mçi lo¹i ®éng c¬ trªn th× sÏ t­¬ng øng víi c¸c ®Æc tÝnh, ®Æc ®iÓm kü thuËt ®iÒu khiÓn vµ øng dông lµ t­¬ng ®èi kh¸c nhau phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè.Trong ®Ò tµi nµy ta chØ xÐt ®ªn ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ biÖn ph¸p h÷u hiÖu nhÊt ®Ó ®iÒu khiÓn lo¹i ®éng c¬ nµy. I.2.2 §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp +Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: lµ ph­¬ng tr×nh biÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a tèc ®é (n) vµ m«men (M) cña ®éng c¬ cã d¹ng chung
Th«ng qua ph­¬ng tr×nh nµy, ta cã thÓ thÊy ®­îc sù phô thuéc cña tèc ®é ®éng c¬ vµo m«men ®éng c¬ vµ c¸c th«ng sè kh¸c (m«men, tõ th«ng...), tõ ®ã ®­a ra ph­¬ng ¸n ®Ó ®iÒu chØnh ®éng c¬ (tèc ®é) víi ph­¬ng ¸n tèi ­u nhÊt. Víi nh÷ng ®iÒu kiÖn U­ = const, It = const th× tõ th«ng cña ®éng c¬ hÇu nh­ kh«ng ®æi, v× vËy quan hÖ trªn lµ tuyÕn tÝnh vµ ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ lµ ®­êng th¼ng. Th­êng d¹ng cña ®Æc tÝnh lµ ®­êng th¼ng mµ giao ®iÓm víi trôc tung øng víi m«men ng¾n m¹ch cßn giao ®iÓm víi trôc tung øng víi tèc ®é kh«ng t¶i cña ®éng c¬ Ng­êi ta ®­a thªm ®¹i l­îng
®Ó ®¸nh gi¸ ®é cøng. §Æc tÝnh cµng dèc cµng cøng (
cµng lín) tøc lµ m«men biÕn ®æi nhiÒu nh­ng tèc ®é biÕn ®æi Ýt vµ ng­îc l¹i. §Æc tÝnh cµng Ýt dèc cµng mÒm tøc lµ m«men biÕn ®æi Ýt nh­ng tèc ®é biÕn ®æi nhiÒu thay ®æi. §Ó hiÓu ®­îc nguyªn lý vµ lùa chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèi ­u, tr­íc hÕt ta ®i xÐt ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®iÖn. §ã lµ quan hÖ gi÷a tèc ®é quay víi m«men (hoÆc dßng ®iÖn) cña ®éng c¬. +§Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cña ®éng c¬: nÕu ®éng c¬ vËn hµnh ë chÕ ®é ®Þnh møc (®iÖn ¸p, tÇn sè, tõ th«ng ®Þnh møc vµ kh«ng nèi thªm c¸c ®iÖn kh¸ng, ®iÖn trë vµo ®éng c¬). Trªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn ta cã c¸c ®iÓm lµm viÖc ®Þnh møc cã gi¸ trÞ M®m, (®m. +§Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o cña ®éng c¬ lµ ®Æc tÝnh khi ta thay ®æi c¸c tham sè nguån ho¹c nèi thªm c¸c ®IÖn trë, ®iÖn kh¸ng. §Ó so s¸nh c¸c ®Æc tÝnh c¬ víi nhau, ng­êi ta ®­a ra kh¸i niÖm ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬: ((((/(( (tèc ®é biÕn thiªn m«men so víi vËn tèc). a) §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp S¬ ®å kÝch tõ ®éc lËp ®­îc thÓ hiÖn nh­ d­íi ®©y:
Khi nguån mét chiÒu cã c«ng suÊt kh«ng ®ñ lín th× m¹ch ®iÖn phÇn øng vµ m¹ch kÝch tõ m¾c vµo hai nguån mét chiÒu ®éc lËp víi nhau: gäi lµ ®éng c¬ ®iÖn kÝch tõ ®éc lËp. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ xuÊt ph¸t:
+U­: ®iÖn ¸p phÇn øng. +E­: søc ®iÖn ®éng phÇn øng. +R­: ®iÖn trë m¹ch phÇn øng : R­=r­ +rcf +rb +rct +r­: ®iÖn trë cuén d©y phÇn øng. +rcf: ®iÖn trë cuén cùc tõ phô. +ri: ®iÖn trë cuén bï. +rct: ®iÖn trë tiÕp xóc cña chæi ®iÖn. +Rf: ®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng. +I­: dßng ®iÖn m¹ch phÇn øng. +E­ ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau:
+ p: sè ®«i cùc tõ chÝnh. + N: sè thanh dÉn t¸c dông cña cuén d©y phÇn øng. + A: sè ®«i m¹ch nh¸nh song song cña cuén d©y phÇn øng. +
: tõ th«ng kÝch tõ d­íi mét cùc tõ. +(: tèc ®é gãc.
Trong ®ã K lµ hÖ sè cÊu t¹o cña ®éng c¬.

V× vËy

Suy ra
BiÓu thøc (*) lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬. MÆt kh¸c m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ ®­îc x¸c ®Þnh
Suy ra
Thay vµo (*) ta ®­îc
NÕu bá qua c¸c tæn thÊt c¬ vµ thÐp th× m«men c¬ trªn trôc ®éng c¬ b»ng m«men ®iÖn tõ b»ng M. Ta cã
§©y lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. §å thÞ h×nh vÏ: NhËn xÐt : + I­=0 hoÆc M=O ta cã
§©y lµ tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng cña ®éng c¬ +( = 0 th×
: Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch.
: M«men ng¾n m¹ch.


Tõ ®ã cã thÓ tèc ®é ®«ng c¬ ®iÖn mét chiÒu phô thuéc vµo c¸c ®¹i l­îng lµ: U­, R, I. Nh­ vËy th«ng qua c¸c ®¹i l­îng biÕn thiªn nµy mµ ta cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. b) C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu §iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ mét trong c¸c néi dung chÝnh cña truyÒn ®éng ®iÖn nh»m ®¸p øng c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ nµo ®ã cña c¸c m¸y s¶n xuÊt.§iÒu chØnh tèc ®é lµ dïng ph­¬ng ph¸p thuÇn tuý ®iÖn t¸c ®éng lªn b¶n th©n hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn ®Ó thay ®æi tèc ®é quay cña ®éng c¬ ®iÖn. Tèc ®é quay cña ®éng c¬ ®iÖn th­êng bÞ thay ®æi do sù biÕn thiªn cña t¶i ,cña nguån hay chÕ ®é lµm viÖc nh­ më m¸y ,h·m m¸y ...vµ do ®ã g©y ra c¸c sai sè so víi tèc ®é ,kÜ thuËt mong muèn ....Trong c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn th­êng c¨n cø vµo mét sè chØ tiªu kinh tÕ ,kÜ thuËt c¬ b¶n ,c¸c chØ tiªu nµy ®­îc tÝnh khi thiÕt kÕ vµ ®iÒu chØnh ®éng c¬ ®iÖn Trong thùc tÕ cã 3 ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu + §iÒu chØnh ®iÖn ¸p cho phÇn øng ®éng c¬. + §iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng phÇn øng hay thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng cÊp cho m¹ch kÝch tõ. + §iÒu chØnh b»ng thay ®æi ®iÖn trë phô trªn m¹ch phÇn øng. b.1) Nguyªn lý ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ChØ ¸p dông ®­îc víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch ®éc lËp hoÆc song lµm viÖc ë chÕ ®é kÝch thÝch ®éc l©p. Lo¹i nµy cÇn cã thiÕt bÞ nguån nh­: m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, c¸c bé chØnh l­u ®iÒu khiÓn cã chøc n¨ng biÕn n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cã s®® Eb ®iÒu chØnh nhê tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k.
Ta cã ph­¬ng tr×nh
V× tõ th«ng cña ®éng c¬ ®­îc gi÷ kh«ng ®æi nªn ®Æc tÝnh c¬ còng kh«ng ®æi. Tèc ®é kh«ng t¶i lÝ t­ëng tuú thuéc gi¸ trÞ U®k cña hÖ thèng. §å thÞ tuyÕn tÝnh do ®ã míi nãi ph­¬ng ph¸p nµy lµ triÖt ®Ó. §Ó x¸c ®Þnh d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é. Chó ý: + Ph­¬ng ph¸p nµy cã tõ th«ng kh«ng ®æi nªn ®Æc tÝnh c¬ cã ®é cøng kh«ng ®æi + Tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng tuú thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p U®k cña hÖ thèng do ®ã cã thÓ nãi ph­¬ng ph¸p nµy ®iÒu khiÓn lµ triÖt ®Ó. + Gi¶i ®iÒu chØnh tèc ®é cña hÖ tthèng bÞ chÆn bëi ®Æc tÝnh c¬ b¶n lµ ®Æc tÝnh øng víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc vµ tõ th«ng ®Þnh møc. Tèc ®é nhá nhÊt cña d¶i ®iÒu khiÓn bÞ giíi h¹n bëi yªu cÇu vÒ sai sè tèc ®é vµ m« men khëi ®éng. +Víi mét c¬ cÊu m¸y cô thÓ cã
x¸c ®Þnh v× vËy ph¹m vi ®iÒu chØnh D phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo gi¸ trÞ ®é cøng

§Ó tho¶ m·n kh¶ n¨ng qu¸ t¶i th× ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh ph¶i cã m«n men ng¾n m¹ch lµ
(KM: lµ hÕ sè m«men qu¸ t¶i). Hä ®Æc tÝnh c¬ lµ c¸c ®­êng th¼ng song song nªn ta cã
Víi

x¸c ®Þnh ë mçi m¸y. D phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo (. Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu b»ng c¸c thiÕt bÞ nguån ®iÒu chØnh th× ®iÖn trë m¹ch phÇn øng gÊp kho¶ng 2 lÇn ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬ do ®ã cã thÓ tÝnh s¬ bé ®­îc:
. Do ®ã ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é kh«ng v­ît qu¸ 10, VËy víi yªu cÇu cña ®Ó bµi ta sÏ ®iÒu chØnh d¶i ®iÖn ¸p ra trong d¶i ®iÒu chØnh ®· cho. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph­¬ng ph¸p nµy rÊt thÝch hîp trong nh÷ng tr­êng hîp Mt=const trong toµn d¶i ®iÒu chØnh. b.2) §iÒu chØnh tõ th«ng ®éng c¬ §iÒu chØnh tõ th«ng kÝch thÝch ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu chÝnh lµ ®iÒu khiÓn m«men ®iÖn tõ cña ®éng c¬ ®iÖn
. Do m¹ch kÝch tõ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu lµ phi tuyÕn v× vËy hÖ ®iÒu chØnh tõ th«ng còng lµ phi tuyÕn.
Tõ s¬ ®å trªn ta ®­îc
rk: ®iÖn trë d©y quÊn phÇn øng. rb : ®iÖn trë nguån ®IÖn ¸p kÝch thÝch.
: sè vßng d©y cuén kÝch tõ. Th­êng khi ®iÒu chØnh tõ th«ng th× ®iÖn ¸p phÇn øng b»ng U®m do ®ã c¸c ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt trong vïng ®iÒu khiÓn lµ tõ th«ng chÝnh lµ ®Æc tÝnh cã ®iÖn ¸p phÇn øng ®Þnh møc, tõ th«ng ®Þnh møc vµ gäi lµ ®Æc tÝnh c¬ b¶n (®«i khi lµ ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn). Tèc ®é lín nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh tõ th«ng bÞ h¹n chÕ bëi kh¶ n¨ng chuyÓn m¹ch cña cæ gãp ®iÖn. Khi gi¶m tõ th«ng dÉn ®Õn t¨ng vËn tèc gãc th× ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch cña cæ gãp bÞ xÊu ®i mÆt kh¸c vÉn ph¶i b¶o ®¶m I cho phÐp. KÕt qu¶ lµ m«men cho phÐp trong ®éng c¬ gi¶m rÊt nhanh kÓ c¶ khi gi÷ nguyªn I th× momen c¬ còng gi¶m ®i rÊt nhanh. b.3) Thay ®æi ®iÖn trë phô Rf Tõ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh (*)
(*) Thùc tÕ ngµy nay ng­êi ta kh«ng dïng ph­¬ng ph¸p nµy . V× ph­¬ng ph¸p nµy chØ cho phÐp ®iÒu chØnh tèc ®é quay trong vïng d­íi tèc ®é ®Þnh møc, vµ lu«n kÌm theo tæn hao n¨ng l­îng trªn ®iÖn trë phô, lµm gi¶m hiÖu suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn. V× vËy ph­¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông ë ®éng c¬ ®iÖn cã c«ng suÊt nhá vµ thùc tÕ th­êng dïng ë ®éng c¬ ®iÖn trong cÇn trôc. c) KÕt luËn Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi tõ th«ng cã nhiÒu h¹n chÕ so víi ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ph­¬ng ph¸p thay ®æi tõ th«ng bÞ h¹n chÕ bëi c¸c ®iÒu kiÖn c¬ khÝ: ®ã chÝnh lµ ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch cña cæ gãp ®iÖn. Cô thÓ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng cã c¸c ­u ®iÓm h¬n nh­ sau 1 - HiÖu suÊt ®iÒu chØnh cao (ph­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn lµ tuyÕn tÝnh, triÖt ®Ó) h¬n khi ta ding ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng nªn tæn hao c«ng suÊt ®iªï khiÓn nhá. 2 - ViÖc thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng cô thÓ lµ lµm gi¶m U dÉn ®Õn m«men ng¾n m¹ch gi¶m, dßng ng¸n m¹ch gi¶m. §iÒu nµy rÊt cã ý nghÜa trong lóc khëi ®éng ®éng c¬. 3 - §é sôt tèc tuyÖt ®èi trªn toµn d¶i ®iÒu chØnh øng víi mét m«men ®iÒu chØnh x¸c ®Þnh lµ nh­ nhau nªn d¶i ®iÒu chØnh ®Òu, tr¬n, liªn tôc. Tuy vËy ph­¬ng ph¸p nµy ®ßi hái c«ng suÊt ®iÒu chØnh cao vµ ®ßi hái ph¶i cã nguån ¸p ®iÒu chØnh ®­îc xong nã lµ kh«ng ®¸ng kÓ so víi vai trß vµ ­u ®IÓm cña nã. VËy nªn ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc sö dông réng r·i. 1.3 C¸c vÊn ®Ò kh¸c khi ®iÒu ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. 1.3.1 C¸c gãc phÇn t­ lµm viÖc Tr¹ng th¸i h·m vµ tr¹ng thaÝ ®éng c¬ ®­îc ph©n bè trªn ®Æc tÝnh c¬ ë gãc phÇn t­ t­¬ng øng víi chiÒu m«men vµ tèc ®é nh­ h×nh vÏ. + I, III: tr¹ng th¸i ®éng c¬ (
cïng chiÒu víi M). + II, IV: tr¹ng th¸i h·m (
ng­îc chiÒu víi M). C«ng suÊt c¬ Pc¬=M®.
C«ng suÊt ®iÖn cña ®éng c¬ P®=Pc¬+
P (
P: tæn hao c«ng suÊt) 1.3.2 C¸c chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp a) Khëi ®éng XuÊt ph¸t tõ ph­¬ng tr×nh ®Æ tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu
(*) Khi khëi ®éng nªn
.ë ®éng c¬ c«ng suÊt trung b×nh vµ lín th× R­ th­êng cã gi¸ trÞ nhá nªn dßng ®iÖn khëi ®éng ban ®Çu (dßng ng¾n m¹ch) t­¬ng ®èi lín
Víi gi¸ trÞ dßng lín, sÏ kh«ng cho phÐp vÒ mÆt chuyÓn m¹ch vµ ph¸t nãng cña ®éng c¬ còng nh­ sôt ¸p trªn l­íi ®IÖn.t¸c h¹i nµy cßn nghiªm träng h¬n ®èi víi nh÷ng hÖ thèng cÇn khëi ®éng (Khi h·m m¸y còng x¶y ra hiÖn t­îng t­¬ng tù). VËy qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ còng ph¶i g¾n víi chÕ ®é khëi ®éng. Ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn tèi thiÓu
DÔ ®i ®Õn mét nhËn xÐt lµ lùa chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn gi¶m ¸p phÇn øng lµ phï hîp h¬n c¶ v× khi khèng chÕ dßng ng¾n m¹ch o chÕ ®é khëi ®éng cßn h¹n chÕ ®­îc ®iÖn ¸p khëi ®«ng. Do ®iÒu khiÓn lµ lµm gi¶m ¸p. b) ChÕ ®é h·m. H·m lµ tr¹ng th¸i mµ ®éng c¬ sinh ra m«men quay ng­îc chiÒu tèc ®é quay, §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã ba tr¹ng th¸i h·m: h·m t¸i sinh, h·m ng­îc, vµ h·m ®éng n¨ng. b.1) H·m t¸i sinh X¶y ra khi tèc ®é quay cña ®éng c¬ lín h¬n tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng. Khi ®ã U­ > E­. §éng c¬ lµm viÖc nh­ mét m¸y ph¸t ®iÖn song song víi l­íi. So víi chÕ ®é ®éng c¬, dßng ®iÖn vµ m«men h·m ®· ®æi chiÒu x¸c ®Þnh theo biÓu thøc

. TrÞ sè h·m sÏ lín dÇn cho ®Õn khi c©n b»ng víi m«men phô t¶i th× hÖ thèng lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é
. V× s¬ ®å ®Êu d©y cña m¹ch ®éng c¬ kh«ng ®æi nªn ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ t­¬ng tù nh­ng m«men cã gi¸ trÞ ©m. §­êng ®Æc tÝnh c¬ n»m trong gãc phÇn t­ thø hai vµ thø t­ (h×nh 2-14 tt®) Trong h·m t¸i sinh, dßng ®iÖn h·m ®æi chiÒu vµ c«ng suÊt ®­îc ®­a tr¶ vÒ l­íi ®iÖn cã gi¸ trÞ P = (E-U) I. §©y lµ ph­¬ng ph¸p h·m kinh tÕ nhÊt v× ®éng c¬ sinh n¨ng l­îng h÷u Ých. VÝ dô: c¬ cÊu n©ng h¹ cÇn trôc. Khi n©ng t¶i ®éng c¬ ®­îc ®Êu vµo nguån theo cùc tÝnh thuËn vµ lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh c­ lµm trong gãc phÇn t­ thø nhÊt. Khi muèn h¹ t¶i ph¶i ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬. Lóc nµy nÕu m«men do träng t¶i g©y ra lín h¬n m«men ma s¸t trong c¸c bé phËn chuyÓn ®éng cña ®éng c¬ xh tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh. Tèc ®é h¹ cÇn trôc t¨ng dÇn tíi
b.2) H·m ng­îc X¶y ra khi phÇn øng d­íi t¸c dông cña ®éng n¨ng tÝch luü trong c¸c bé phËn chuyÓn ®éng hoÆc do thÐe n¨ng quay ng­îcchiÒu víi m« men ®iÖn tõ cña ®éng c¬, m«men cña ®éng c¬ khi ®ã chãng l¹i sù chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu s¶n xuÊt. b.2.1) H·m ng­îc khi ®­a ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng (t¨ng t¶i) §Æc tÝnh h·m ng­îc s®® t¸c dông cïng chiÒu víi ®iÖn ¸p l­íi, §éng c¬ lµm viÖc nh­ mét m¸y ph¸t nèi tiÕp víi l­íi ®iÖn, biÕn ®iÖn n¨ng nhËn tõ l­íi ®iÖn vµ c¬ n¨ng thµnh nhiÖt ®èt nãng ®iÖn trë tæng m¹ch phÇn øng, v× vËy tæn thÊt lín. b.2.2) §¶o chiÒu ®iÖn ¸p phÇn øng Dßng ®iÖn Ih ng­îc chiÒu víi chiÒu lµm viÖc cña ®äng c¬ vµ cã thÓ kh¸ lín
Nªn rÊt nguy hiÓm ph¶i cã biÖn ph¸p h¹n chÕ dßng trong ph¹m vi cho phÐp: