Hệ truyền động điều chỉnh xung áp – động cơ

1.3 Các hệ truyền động động cơ điện một chiều

1.3.4 Hệ truyền động điều chỉnh xung áp – động cơ

Hình 1.17: Sơ đồ hệ truyền động điều chỉnh xung áp mạch đơn

Dòng điện và điện áp của động cơ chỉ có giá trị dương. Khi khóa S thông ta có:

Uđ = UN, i=iN

Khi khóa S ngắt: iN = 0; UĐ = 0; do tác dụng duy trì của điện cảm L ta có: I = iD0

Các giá trị trung bình của điện áp và dòng điện phần ứng là UĐ và I, nên E của động cơ được xác định khi biết luật đóng cắt của mạch. Nếu đóng/ cắt S theo một tần số nhất định thì hoạt động của mạch như chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ.

Trong chế độ dòng liên tục:

34

Hình 1.18: Chế độ dòng điện liên tục Điện áp khi S thông: UD   E UL UR

Tại thời điểm t = 0+ khóa S bắt đầu thông UĐ = UN

I = Imin

Nếu coi E không đổi trong 1 chu kỳ đóng cắt của S thì ta có:

/ /

(1 t Tu). min. t Tu UN E

i e I e

R

 

   (0<= t <= tđ)

Tư = L/Rư

Tại thời điểm t = tđ khóa S bắt đầu ngắt: max UN E(1 td/Tu) min. td/Tu

i I e I e

R

 

    

Lúc này UĐ = 0, dòng điện khép mạch qua D0, nhận được phương trình sau:

35 '

di R E

dt  Li  L với t’ = t – tđ

Tại t’ = 0+, i = Imax => E(1 t Tu'/ ) max. t Tu'/

i e I e

R

 

   

Tại t’ = T-tđ tức là tại t=T, I = Imin => min E(1 (T td)/Tu) max. (T td)/Tu

I e I e

R

   

   

Nếu S thông liên tục tđ = T thì dòng điện trong mạch phần ứng sẽ không đổi bằng:

I = Imax = Imin =(UN-E)/R

Nếu thời gian thông của khóa S giảm đến một giá trị tới hạn nào đó tđ = tđgh thì dòng điện Imin = 0 và hệ thống sẽ làm việc ở biên giới chuyển từ chế độ dòng liên tục sang chế độ dòng gián đoạn.

Hình 1.19: Chế độ dòng gián đoạn Điều kiện biên:

( / )( / ) /

1 1

dgh u

u

t T T T T T N

E e

U e

 



Tại trạng thái biên liên tục và trong vùng dòng điện gián đoạn do Imin=0

36

=> max UN E (1 td/Tu)

I e

R

 

 

=> E(1 (T td)/Tu) UN E(1 td/Tu). t Tu'/

i e e e

R R

    

     (0 < tđ <= tđgh)

Dòng điện sẽ bằng không tại t = tx hoặc t = tx – tđ

=> x u.ln[ td/Tu(1 UN E(1 td/Tu))]

t T e e

E

 

  

Đặc tính cơ

Để xây dựng đặc tính cơ cần tìm giá trị trung bình của điện áp và dòng điện của động cơ.

1[ . ( ) ]

D N d x

U U t t t E

T  

Trong chế độ dòng liên tục vì tx = T nên D td N

U U

 T , . .

. .

N u

U R I

K K

 

 

 

Hình 1.20: Đặc tính cơ hệ xung áp - động cơ Dòng điện ở chế độ biên liên tục Iblt = 0.5Imax, Iblt = 0 tại ω = ωmax

37 Điều chỉnh xung áp mạch kép

Hình 1.21: Mạch lực hệ điều chỉnh xung áp mạch kép

Để hệ truyền động có thể làm việc ở chế độ hãm tái sinh, có thể dùng sơ đồ điều chỉnh trên. Trong đó dòng điện phần ứng có thể đảo dấu, song Sđđ động cơ chỉ có chiều dương. Khi khoá S1 và van D1 vận hành dòng điện phần ứng luôn dương. Công suất điện từ của động cơ là: Pđt = I.E < 0

Máy điện làm việc ở chế độ động cơ, quá trình dòng điện và điện áp được mô tả như ở phần mạch đơn. Để đảo chiều dòng điện ta đưa khoá S2 và van D2 vào vận hành còn khoá S1 bị ngắt. Nếu E > 0 thì sẽ có dòng điện chạy ngược lại chiều ban đầu do trong mạch chỉ có một nguồn duy nhất cấp là Sđđ E. Công suất điện từ của động cơ là:

Pđt = I. E > 0

Công suất điện từ được tích vào điện cảm L. Khi S2 ngắt trên điện cảm L sinh ra Sđđ này trở lên lớn hơn điện áp nguồn UN làm van D2 dẫn dòng ngược về nguồn và trả lại nguồn phần năng lượng đã tích lũy trong điện cảm L trước đó. Nếu các tín hiệu điều khiển các khoá như hình sao cho giá trị trung bình của dòng điện phần ứng là dương thì máy điện làm việc ở chế độ động cơ ở góc phần tư thứ nhất của mặt phẳng toạ độ [ω, I].

Một đặc điểm của bộ băng xung loại như trên là do dòng điện phần ứng có phần âm nên giá trị trung bình của nó có thể nhỏ bỏ kỳ, thậm chí bằng không và truyền động

38

không có chế độ dòng điện gián đoạn. Dòng điện phần ứng của ĐX - Đ loại B bao gồm 4 đoạn ứng với góc dẫn của 4 phần tử bán dẫn đó là: S1, D1 và S2, D2.

Nếu như Imax > 0 và Imin < 0 như trên hình thì truyền động sẽ làm ở góc phần tư thứ nhất. Nếu dòng trung bình I > 0 và ở góc phần tư thứ II nếu dòng trung bình I <

0 khi điều chỉnh ρ sao cho Imax < 0 và do đó dòng điện phần ứng của động cơ I < 0 thì hệ thống làm việc ở góc thứ III khoá S1 và van D1 không dẫn dòng.

39

Hình 1.22: Nguyên lý hoạt động hệ điều chỉnh xung áp mạch kép

40 Đặc tính cơ:

Hình 1.23: Đặc tính cơ hệ truyền động điều chỉnh xung áp mạch kép

Đặc tính cơ của động cơ trong hệ thống này là các đường thẳng liên tục, chạy song song nhau từ góc thứ I sang góc thứ II của mặt phẳng [ω, I]

41

Chương 2