Mục lục
Chương I - Giới thiệu động cơ điện một chiều kích từ song song ……….....3
I.1) Cấu tạo…………………………………………………………3
I.2) Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
kích từ song song …………………………………………...4
I.3) Mở máy và hãm động cơ điện một chiều…………………........5
I.4) Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song.....7
I.5) Lựa chọn phương án mạch lực………….……………………...9
Chương II - Các phương án tổng thể…….…………………………….........10
II.1) Giới thiệu chung về bộ băm xung một chiều………….….......10
II.2) Bộ băm xung áp một chiều có đảo chiều cả dòng điện
và điện áp……………………………………………….......11
1) Điều khiển đối xứng……………………………….……….12
2) Điều khiển không đối xứng ……………….……….…..…..16
II.3) Giới thiệu một số loại van dùng trong mạch băm xung….........21
Chương III - Tính toán mạch lực…………………………………………....27
Chương IV - Sơ đồ nguyên lí mạch thiết kế…………………………….......28
III.1) Khâu tạo dao động………………………………………........28
III.2) Khâu tạo điên áp răng cưa………………………………........31
III.3) Khâu so sánh………………………………………………....32
III.4) Khâu chọn van……………………………………………......33
III.5) Khâu tạo trễ………………………………………………......34
III.6) Khâu khuếch đại xung….…….………….……………….......35
III.7) Khối phản hồi…………………………………………….......36
III.8) Khối tạo điện áp nguồn …………………………………........37
Chương V - Tính toán mạch điều khiển……….………………………........37
Bảng trị số toàn bộ các phần tử và linh kiện được sử dụng…………............40
KÕt luËn...........................................................................................................41
Tài liệu tham khảo……………………………………………………….......43
1

Lớp TĐH T2 - K41
Chương I - Giới thiệu về động cơ điện một chiều
kích từ song song
I.1) Cấu tạo:
Máy điện một chiều cấu tạo gồm hai thành phần chính: gồm phần tĩnh và phần quay.
2

1) Phần cảm (stator):
Phần cảm là phần tạo ra từ trường tĩnh của động cơ gồm có các phần sau đây:
- Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường, nó gồm có lõi sắt cực từ và dây
quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ
+ Lõi sắt kích từ được làm bằng lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon ghép 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 kỹ thành một khối và và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên
các cực từ.
- Cực từ phụ: được đặt giữa các cực chính và dùng để cải thiện đổi chiều, lõi
thép thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn giống như
cực từ chính.
- Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
- Chổi than : là các thanh Cacbon được tiếp xúc với cổ góp để đưa dòng điện từ
nguồn một chiều vào rôto . Chổi than được đặt ở trung tính hình học của động cơ.
2) Phần ứng (rotor):
Phần ứng là phần cho dòng điện một chiều chạy trong nó, tương tác giữa dòng điện I
và từ thông Φ sinh ra mômen quay. Nó gồm ba phần chính:
- Lõi thép : là các lá thép kĩ thuật điện (Fe - Si) mỏng ghép lại với nhau, trên có xẻ
rãnh để đặt các bối dây.
- Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua, nó
được cấu tạo gồm các dây đồng tròn được ghép thành các phần tử (bối dây), các bối
dây được ghép theo kiểu dây quấn xếp đơn hay dây quấn phức tạp tuỳ yêu cầu mômen

.E
0
0
KE
RIU
u

2
.
.
..
.
.


=



=
K
RM
K
U
K
RI
K
U
uu


C1
n
0
n
yc
n
1

M
mm
=
u
R
KU
Φ
..
: Mômen mở máy.
I.3) Mở máy và hãm động cơ điện một chiều:
1) Mở máy:
Từ phương trình điện áp phần ứng :
U=E
u
+R
u
.I
u
u
R
u
u

Mắc biến trở này vào mạch phần ứng lúc có biến trở này :
Iưmở =U/(Rư+Rmở )
Lúc đầu để R
mở
max, trong quá trình mở này tốc độ tăng lên Eư tăng lên và điện trở
này giảm dần đến 0, máy làm việc đúng điện áp định mức.
+ Giảm điện áp đặt vào phần ứng:
Phương pháp là phương pháp thường dùng hơn cả nó dòi hỏi có một nguồn điện
có thể điều chỉnh được điện áp như nguồn chỉnh lưu, hệ máy phát động cơ hay bộ
băm xung một chiều. Phương pháp này dùng kết hợp với việc điều chỉnh tốc độ động
cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng rất tiện lợi.
2) Các trạng thái hãm động cơ:
Hãm là trạng thái mà động cơ sinh ra mô men quay ngược chiều tốc độ quay
.Trong tất cả các trạng thái hãm động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát. Tùy theo
cách biến đổi năng lượng cơ trong khi hãm người ta chia làm 3 trạng thái hãm:
a) Hãm tái sinh:
5

Năng lượng động cơ trả vể nguồn xẩy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn
tốc độ không tải lý tưởng . Khi hãm tái sinh E
u
>U
u
, động cơ làm việc như một máy
phát điện song song với lưới , so với chế độ động cơ dòng điện và mô men hãm đã đổi
chiều . Đường đặc tính cơ trạng thái hãm tái sinh nằm trong góc phần tư thứ II và thứ
IV của mặt phẳng toạ độ.Trong trạng thái hãm tái sinh dòng điện hãm đổi chiều và
công suất đưa trả về lưới điện có giá trị P = (E –U) .I
b) Hãm ngược:
Năng lượng của nguồn và động cơ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Xẩy ra khi phần

=
Φ
−
Φ
=
K
RM
K
U
K
RI
K
U
uu
ω
. Ta có các phương pháp để điều chỉnh tốc độ động
cơ điện một chiều như sau :
1) Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp:
6
U
1
U
2
U
3
TN ( U
dm
)
n
0

- Đặc tính cơ là các đường song song với đặc tính cơ tự nhiên của động cơ, do đó độ
cứng của đặc tính cơ không thay đổi.
- Do U chỉ có thể giảm do đó chỉ có thể điều chỉnh giảm tốc độ của động cơ.
- Có thể thay đổi U băng các van bán dẫn.
2) Thay đổi điện trở phần ứng R
u
:
Đặc điểm :
- Khi thêm R
uf
vào phần ứng động cơ thì độ cứng của đặc tính cơ giảm hay đặc
tính cơ của động cơ giảm đi có nghĩa là với một sự thay đổi rất nhỏ của tải sẽ dẫn đến
một sự thay đổi rất lớn của ω nên không ổn định do đó trên thực tế điều chỉnh tốc độ
băng R
u
ít được sử dụng.
- Ngoài ra khi thêm R
u
vào phần ứng cũng có nghĩa là tăng tổn hao làm nóng
động cơ. Phương pháp này chỉ sử dụng để giảm dòng mở máy khi khởi động động cơ.
3) Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông:
7
TN
R
f1
R
f2
R
f3
0

2
Φ
ñm
0 M
C
M
2
M
1
M
n
n
c
b
n
1
n
2
n
M
φ
ñm
> φ
1
> φ
2
n
cb
< n
1

chiều có đảo chiều bằng cách thay đổi điện áp phần ứng, ngoµi ra nã cßn có thể thực
hiện chức năng mở lại máy (reset) và hãm tái sinh động cơ.

CHƯƠNG II - TÍNH CHỌN MẠCH LỰC
II.1) Giới thiệu chung về bộ băm xung một chiều:
1) Nguyên lý:
Bộ băm điện áp một chiều cho phép từ nguồn điện một chiều U
s
tạo ra điện áp
tải U
ra
cũng là điện áp một chiều nhưng có thể điều chỉnh được.
8
U
ra
t
t
1
t
2
T

0
Ura là một dãy xung vuông (lý tưởng) có độ rộng t1 và độ nghỉ t2. Điện áp ra
bằng giá trị trung bình của điện áp xung: U
ra
= γ .U
s
(γ=t
1

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
=

S1
i
S
u
D1
, i
D1
Bi u d ng súng dũng, ỏp trờn cỏc ph n t

b) Các biểu thức tÝnh to¸n:
- Tìm biểu thức của dòng tải :
11

+ Khi (D1, D2) và (V1, V2) dẫn: Trong giai đoạn này điện áp trên tải là U
T
=U
S
, do đó
phương trình mạch tải sẽ là:
Sd
d
UERi
dt
di
L
=++
Giải phương trình vi phân, ta có:
atat
S
d

1
])([
11
2
2
00
−=+−=
−−=−−=
−+==
∫∫∫
εεε
εεεε
Trong đó:
T
t
2
=
ε
là tỷ số chu kỳ.
Vậy nếu ta thay đổi được ε ta sẽ điều chỉnh được U
d
.
Cụ thể: ε=0,5→ U
d
=0⇒ Động cơ không được đặt điện áp.
ε>0,5→ U
d
>0⇒Động cơ quay ngược.
ε<0,5→ U
d

∫
R
EU
R
U
R
E
R
U
A
BAB
aTR
U
dtti
T
I
SS
SS
t
D
- Giá trị trung bình dòng qua van:
)1.(.
.2
.
1
)1)(1(
.
1
.
.2

S
S
d
U
E
R
U
I
−−=
ε
2) Điều khiển
12

a) Nguyên lý làm việc của mạch trên như sau:
+ Ở thời điểm t
0
=0 phát xung điều khiển V1 do Id=Imin<0 D1 vẫn dẫn u
d
=U
N
I
d
tăng dần đến thời điểm t= t
1
I
d
=0 V1 bắt đầu dẫn I
d
tiếp tục tăng dần đạt đến I
d

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

.
Trong ®ã:
TaaT
eBaA
ε
==
−
11
;
.
- Giá trị dòng trung bình qua tải:
dd
d
UERi
dt
di
L
=++
∫∫∫∫
=++⇒
T
d
TT
d
T
d
dtU
T
Edt
T

1
1
AT
BABU
R
L
S
−
−−
−

dT
II
ε
≈⇒
- Dòng trung bình qua diod:
)1.()1.(
.
)1(
1
)1).(1(
.
.
.
1
11
1
1
εε
ε

U
ε
ε
0
1
Nh vËy, ®Ó điều khiển tốc độ động cơ, ta chỉ cần điều khiển ε để điều chỉnh điện áp ra
tải.có những ưu điểm sau:
+ Điện áp ra tải chỉ có 1 dấu ở chiều xác định.
+ Cho phép giảm độ đập mạch dòng điện
+ Mặt khác nó cũng cho phép làm việc ở các chế độ sau:
εU
S
> E → Động cơ nhận năng lượng.
εU
S
< E → Động cơ phát năng lượng.
II.3) Giới thiệu một số loại van dùng trong mạch băm xung:
1) Trasistor công suất:
Transistor công suất có cấu trúc và ký hiệu như sau:
14
E
I
C
B
U
BE
I
E
C
I