Thiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song lấy nguồn cung cấp từ acqui

M
mm
=
u
R
KU


: Mụmen m mỏy.
I.3) M mỏy v hóm ng c in mt chiu:
1) M mỏy:
T phng trỡnh in ỏp phn ng :
U=E
u
+R
u
.I
u
u
R
u
u
EU
I

=
Khi m mỏy n=0 E
u
=


60
.
n
a
Np
=0
Dũng in phn ng lỳc m mỏy l: I
um
=
u
R
U
vỡ R
u
nh I
um
ln khong (20 ữ 30) Im lm hng chi than v c gúp. dm dũng
in m mỏy ta dựng cỏc bin phỏp sau:
+ Dựng bin tr m mỏy R
m
:
Mc bin tr ny vo mch phn ng lỳc cú bin tr ny :
Im =U/(R+Rm )
Lỳc u R
m
max, trong quỏ trỡnh m ny tc tng lờn E tng lờn v in tr
ny gim dn n 0, mỏy lm vic ỳng in ỏp nh mc.
+ Gim in ỏp t vo phn ng:
Phng phỏp l phng phỏp thng dựng hn c nú dũi hi cú mt ngun in
cú th iu chnh c in ỏp nh ngun chnh lu, h mỏy phỏt ng c hay b
bm xung mt chiu. Phng phỏp ny dựng kt hp vi vic iu chnh tc ng
c bng cỏch thay i in ỏp phn ng rt tin li.
2) Cỏc trng thỏi hóm ng c:
Hóm l trng thỏi m ng c sinh ra mụ men quay ngc chiu tc quay
.Trong tt c cỏc trng thỏi hóm ng c u lm vic ch mỏy phỏt. Tựy theo
cỏch bin i nng lng c trong khi hóm ngi ta chia lm 3 trng thỏi hóm:
a) Hóm tỏi sinh:
5

Nng lng ng c tr v ngun xy ra khi tc quay ca ng c ln hn
tc khụng ti lý tng . Khi hóm tỏi sinh E
u
>U
u
, ng c lm vic nh mt mỏy
phỏt in song song vi li , so vi ch ng c dũng in v mụ men hóm ó i
chiu . ng c tớnh c trng thỏi hóm tỏi sinh nm trong gúc phn t th II v th
IV ca mt phng to .Trong trng thỏi hóm tỏi sinh dũng in hóm i chiu v
cụng sut a tr v li in cú giỏ tr P = (E U) .I
b) Hóm ngc:
Nng lng ca ngun v ng c b tiờu tỏn di dng nhit. Xy ra khi phn
ng di tỏc dng ca ng nng tớch lu trong cỏc b phn chuyn ng do mụmen
th nng quay ngc chiu vi mụmen in t ca ng c. Mụmen sinh ra bi ng
c chng li s chuyn ng ca c cu sn sut cú hai trng hp hóm ngc :
+ a in tr vo mch phn ng.
+ o chiu in ỏp phn ng.
c) Hóm ng nng:
L trng thỏi ng c lm vic nh mt mỏy phỏt m nng lng c hc ca
ng c ó tớch lu c trong quỏ trỡnh lm vic trc ú bin thnh in nng tiờu
tỏn trong mch hóm di dng nhit.
Nh vy ta thy hóm tỏi sinh l phng phỏp hóm tit kim c nng lng
nht, v iu ny l rt cn thit, nht l i vi cỏc ng c chy bng acqui. Vỡ vy,
trong khi thit k b bm in ỏp, ta c gng iu khin ng c hóm tỏi sinh.
I.4) iu chnh tc ng c in mt chiu kớch t song song:

ng c in mt chiu cú c im l:
- u im : iu chnh tc d dng, nhiu kờnh iu khin.
- Nhc im: s dng ngun in mt chiu.
Vi s phỏt trin ca cụng ngh bỏn dn nh hin nay mỏy in mt chiu dó tr
thnh mt c cu khụng th thiu trong truyn ng in.
T phng trỡnh v vn tc:

2
.
.

.
.



=



=
K
RM
K
U
K
RI
K
U
uu

. Ta cú cỏc phng phỏp iu chnh tc ng
c in mt chiu nh sau :
1) Thay i tc ng c bng cỏch thay i in ỏp:
6
U
1
U
2
U
3
TN ( U
dm
)
n
0
n
cb
n
1
n
2
n
3
M
n
M
C
U
dm
> U
1
> U
2
> U
3
n
cb
> n
1
> n
2
> n
3

c im :
- c tớnh c l cỏc ng song song vi c tớnh c t nhiờn ca ng c, do ú
cng ca c tớnh c khụng thay i.
- Do U ch cú th gim do ú ch cú th iu chnh gim tc ca ng c.
- Cú th thay i U bng cỏc van bỏn dn.
2) Thay i in tr phn ng R
u
:
c im :
- Khi thờm R
uf
vo phn ng ng c thỡ cng ca c tớnh c gim hay c
tớnh c ca ng c gim i cú ngha l vi mt s thay i rt nh ca ti s dn n
mt s thay i rt ln ca nờn khụng n nh do ú trờn thc t iu chnh tc
bng R
u
ớt c s dng.
- Ngoi ra khi thờm R
u
vo phn ng cng cú ngha l tng tn hao lm núng
ng c. Phng phỏp ny ch s dng gim dũng m mỏy khi khi ng ng c.
3) iu chnh tc bng cỏch thay i t thụng:
7
TN
R
f1
R
f2
R
f3
0
M
C
n
3
n
2
n
1
n
cb
n
0
n
M, I
0 < R
f1
< R
f2
< R
f3
n
cb
> n
1
> n
2
> n
3
1

2

ủm
0 M
C
M
2
M
1
M
n
n
c
b
n
1
n
2
n
M

ủm
>
1
>
2
n
cb
< n
1
< n
2

c im :
- Vỡ t thụng trong lừi thộp rt d bóo ho nờn ngi ta thng ch iu chnh gim
t thụng trong ng c.
- Khi t thụng
dm
gim n
i
thỡ cú mt M
ik
no ú, khi M
c
< M
ik
vic gim
s lm tng tc ng c, khi M
c
>M
ik
vic gim s lm tc ng c.
Trờn thc t iu chnh tc bng cỏch thay i t thụng l rt khú thc hin vỡ
quan h () l phi tuyn.
I.5) La chn phng ỏn iu chnh tc :
T cỏc phõn tớch trờn, ta thy trong cỏc phng phỏp iu chnh tc trờn thỡ
phng phỏp iu chnh tc nh thay i in ỏp phn ng l kh thi v tin cy
nht, bi vỡ d iu chnh v cú c tớnh c cng. Vi s phỏt trin ca k thut bỏn
dn ngy nay thỡ phng phỏp iu chnh ny hon ton d dng thc hin c v
em li hiu qu cao. Trong khuụn kh ỏn ny, ta s thit k b bm xung mt
chiu cú o chiu bng cỏch thay i in ỏp phn ng, ngoài ra nó còn cú th thc
hin chc nng m li mỏy (reset) v hóm tỏi sinh ng c.

CHNG II - TNH CHN MCH LC
II.1) Gii thiu chung v b bm xung mt chiu:
1) Nguyờn lý:
B bm in ỏp mt chiu cho phộp t ngun in mt chiu U
s
to ra in ỏp
ti U
ra
cng l in ỏp mt chiu nhng cú th iu chnh c.
8
U
ra
t
t
1
t
2
T

0
Ura l mt dóy xung vuụng (lý tng) cú rng t1 v ngh t2. in ỏp ra
bng giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp xung: U
ra
= .U
s
(=t
1
/T). Nguyờn lý c bn ca
cỏc b bin i ny l dựng quy lut úng m cỏc van bỏn dn cụng sut mt cỏch cú
chu k iu chnh h s m bo thay i c giỏ tr in ỏp trung bỡnh trờn ti.
2) Cỏc phng phỏp iu chnh in ỏp ra:
Cú 3 phng phỏp iu chnh in ỏp ra:
a) Phng phỏp thay i rng xung:
Ni dung ca phng phỏp ny l thay i t1, gi nguyờn T Giỏ tr trung
bỡnh ca in ỏp ra khi thay i rng l:
S
S
tai
U
T
Ut
U .
.
1

==
BBĐ
9
BBĐ
BBĐ
một
chiều
U
S
U
ra
U
tb

trong ú:
T
t
1
=

l h s lp y, cũn gi l t s chu k.
Nh vy theo phng phỏp ny thỡ di iu chnh ca Ura l rng (0 < 1).
b) Phng phỏp xung - tn:
Ni dung ca phng phỏp ny l thay i T, cũn t1=const. Khi ú:
SStai
UftU
T
t
U
1
1
==
Vy U
ra
=U
S
khi
1
1
t
f
=
v U
ra=0
khi f=0.
c) Phng phỏp xung - thi gian:
Va thay i rng xung va thay i tn s theo nguyờn tc gi I min
Trong thc t, phng phỏp bin i rng xung c dựng ph bin hn vỡ n
gin hn, khụng cn thit b bin tn i kốm.
II.2) Sơ đồ b bm xung ỏp mt chiu cú o chiu c dũng in v
in ỏp:
Do yờu cu ca ỏn l thit k b bm xung mt chiu iu chnh tc
ng c in mt chiu kớch t song song, Tho món cỏc yờu cu trờn ta ch cú th
chn mch lc l b bm xung áp một chiều với S nguyờn lý nh sau :
Trong ú :V1,V2 l cỏc van iu khin hon ton.
D1,D2, l cỏc diot.
S trờn cho phộp iu chnh tc quay của động cơ, c tớnh lm vic ca
ng c cú th ở góc phần t thứ nhất và gúc phn t thứ 2.
10
U
S
i
dk1
i
dk2
u
d
U
S
u
S1
,i
S1
i
S
u
D1
, i
D1
Bi u d ng súng dũng, ỏp trờn cỏc ph n t

b) Cỏc biu thc tính toán:
- Tỡm biu thc ca dũng ti :
11

+ Khi (D1, D2) v (V1, V2) dn: Trong giai on ny in ỏp trờn ti l U
T
=U
S
, do ú
phng trỡnh mch ti s l:
Sd
d
UERi
dt
di
L
=++
Gii phng trỡnh vi phõn, ta cú:
atat
S
d
eIe
R
EU
ti

+

=
.)1.()(
min
- Giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp trờn ti:
SS
SSSS
T
t
S
t
S
T
dd
UU
UUTTUTU
T
dtUdtU
T
dtu
T
U
)12()1(
)1()]([
1
])([
11
2
2
00
=+=
==
+==



Trong ú:
T
t
2
=

l t s chu k.
Vy nu ta thay i c ta s iu chnh c U
d
.
C th: =0,5 U
d
=0 ng c khụng c t in ỏp.
>0,5 U
d
>0ng c quay ngc.
<0,5 U
d
<0ng c quay thun.
- Giỏ tr trung bỡnh ca dũng qua diod D1 v D2:
)1.()1.(.
.2
)1.()1.(
1
)1).(1(
.
1
.
.2
).(
1
1
11
1
1
0
1
1





+


==


R
EU
R
U
R
E
R
U
A
BAB
aTR
U
dtti
T
I
SS
SS
t
D
- Giỏ tr trung bỡnh dũng qua van:
)1.(.
.2
.
1
)1)(1(
.
1
.
.2
.
1
11
1
1








=

R
U
R
EU
A
BAB
aTR
U
R
EU
I
SSSS
T
- Giỏ tr trung bỡnh dũng ti:
)12.(
S
S
d
U
E
R
U
I
=

2) iu khin
12

a) Nguyờn lý lm vic ca mch trờn nh sau:
+ thi im t
0
=0 phỏt xung iu khin V1 do Id=Imin<0 D1 vn dn u
d
=U
N
I
d
tng dn n thi im t= t
1
I
d
=0 V1 bt u dn I
d
tip tc tng dn t n I
d
=I
max
ti thi im t=t2.
+ t = t
2
=.T phỏt xung iu khin V2 , khoỏ van V1 do I
d
>0 ti in cm
dũng i
d
tip tc chy theo chiu c qua ,D2 u
d
=U
N
;V2 cha dn, dũng dũng id>0
gim dn lm xut hin sut in ng t cm trờn cun dõy L n t=t3 id=0 U
V2
>0
van V2 dn id chy theo chiu ngc li v tng dn n thi im t=t4 I=Imin khoỏ
van V2, phỏt xung iu khin V1 dũng id tip tuc chy theo chiu c qua D1,D2 tr
nng lng v ngun
b) Cỏc biu thc tính toán:
13
u
dk1
u
dk2
t
0
t
1
t
2
t
3
t
4
= T
i
d
I
max
I
min
u
d
U
N
I
d
U
d
D
1
D
4
V
1
V
4
D
2
V
4
V
2
D
4


- Dũng ln nht v nh nht qua ti:
R
E
A
B
R
U
I
ú



=

1
1
1
max
1
1
.
Trong đó:
TaaT
eBaA

==

11
;
.
- Giỏ tr dũng trung bỡnh qua ti:
dd
d
UERi
dt
di
L
=++

=++
T
d
TT
d
T
d
dtU
T
Edt
T
dtRi
Tdt
di
L
T
0000
1111

úd
UERI

=++
0

R
EU
I
ú
d

=

- Dũng trung bỡnh qua van: I
T
=
)1(
)1).(1.(
.
1
11
1
1
AT
BABU
R
L
S




dT
II


- Dũng trung bỡnh qua diod:
)1.()1.(
.
)1(
1
)1).(1(
.
.
.
1
11
1
1



=




=

d
SS
D
I
R
EU
R
E
A
BAB
TR
L
R
U
I
- Giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp trờn ti:

==
T
úúd
UdtU
T
U


0
1
Nh vậy, để iu khin tc ng c, ta ch cn iu khin iu chnh in ỏp ra
ti.cú nhng u im sau:
+ in ỏp ra ti ch cú 1 du chiu xỏc nh.
+ Cho phộp gim p mch dũng in
+ Mt khỏc nú cng cho phộp lm vic cỏc ch sau:
U
S
> E ng c nhn nng lng.
U
S
< E ng c phỏt nng lng.
II.3) Gii thiu mt s loi van dựng trong mch bm xung:
1) Trasistor cụng sut:
Transistor cụng sut cú cu trỳc v ký hiu nh sau:
14
E
I
C
B
U
BE
I
E
C
I
B
U
CE

Xem chi tiết: Thiết kế bộ băm xung một chiều để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song lấy nguồn cung cấp từ acqui