Bài giảng Hệ thống truyền động điện - Chương III: Điều chỉnh tốc độ truyền động điện

nh chóng của dòng ñiện, Tiristor chuyển qua trạng thái mở. 
U
I
Uch
UZ
HI
0
3
2
1
4
ðoạn 2 ứng với giai ñoạn phân cực thuận của J2. Trong giai ñoạn này mỗi một lượng tăng nhỏ 
của dòng ñiện ứng với một lượng giảm lớn của ñiện áp ñặt lên Tiristor. ðoạn 2 còn gọi là ñoạn ñiện 
trở âm. 
Hình 3.15 - ðặc tính Vôn-Ampe của Tiristor. 
GV: Lê Tiến Dũng. Bộ môn TðH_Khoa ðiện 65 
ðoạn 3 ứng với trạng thái mở của Tiristor. Khi này cả 3 mặt ghép ñã trở thành dẫn ñiện. Dòng 
ñiện chảy qua tiristor chỉ còn bị hạn chế bởi ñiện trở mạch ngoài. ðiện áp rơi trên tiristor rất nhỏ, 
khoảng 1V. Tiristor còn giữ ở trạng thái mở chừng nào i còn lớn hơn dòng duy trì IH (holding 
current). 
ðoạn 4 ứng với trạng thái tiristor bị ñặt dưới ñiện áp ngược. Dòng ñiện ngược rất nhỏ, khoảng 
vài chục mA. Nếu tăng U ñến UZ thì dòng ñiện ngược tăng lên mãnh liệt, mặt ghép bị chọc thủng, 
tiristor bị hỏng. 
Bằng cách cho những giá trị Ig > 0 khác nhau chúng ta sẽ nhận ñược một họ các ñặc tính V-A 
với các Uch nhỏ dần ñi (hình 3.16). 
ZU
HI
0
U
Uch
I
g3I
g2I I =0g1
Ta có thể nhận xét: 
- ðối với ñiôt, nó sẽ thông ngay khi ñược phân áp thuận nếu ñiện áp UAK > Ungưỡng 
(0,1÷0,5V). 
- ðối với Tiristor thì phân áp thuận chỉ là một ñiều kiện nên tiristor chưa thông. Cùng với 
phân áp thuận còn phải có xung dòng ñiều khiển ñưa vào cực ñiều khiển G. Dòng ñiều khiển càng 
lớn, ñặc tính V-A của tiristor càng giống ñặc tính V-A của ñiôt. Tới một giá trị cực ñại của dòng 
ñiều khiển thì ñặc tính V-A của tiristor giống như của ñiôt. Do vậy, tiristor còn ñược gọi là ñiôt có 
ñiều khiển. 
- Khi ñiôt hoặc tiristor thông thì ñiện trở trong của chúng rất nhỏ nên sụt áp trên chúng không 
ñáng kể. 
3.4.2.2 Các sơ ñồ chỉnh lưu Thyristor 
R
L
T1 T2
3T T4
~
dI
dU
a) Sơ ñồ chỉnh lưu Thyristor 
hình cầu 1 pha 
Hình 3.16 - Họ ñặc tính Vôn-Ampe của Tiristor ứng với các 
giá trị khác nhau của dòng ñiều khiển IG. 
GV: Lê Tiến Dũng. Bộ môn TðH_Khoa ðiện 66 
~
T3
T1
4T
2T
dI
L
R
Ud
T4
T2
a
b
c
RL
I d
Ud
T1
2T
3T
2aU
2bU
2cU
A
B
C
Trong các sơ ñồ chỉnh lưu trên, giá trị ñiện áp trung bình một chiều ra tải phụ thuộc vào góc 
ñiều khiển kích mở của Thyistor: Ud = Ud0.cosα. 
Do ñó, khi thay ñổi góc ñiều khiển α thì ta sẽ thay ñổi ñược giá trị ñiện áp trung bình ra tải. 
Nếu tăng giá trị góc ñiều khiển α thì ñiện áp trung bình sẽ giảm, ngược lại, giảm α thì ñiện áp trung 
bình sẽ tăng. Giá trị lớn nhất của ñiện áp trung bình ra tải là Ud0, ứng với góc α = 0. 
Dòng ñiện trung bình qua tải: 
d
d
Z
U
I = với Zd = 22 RX L + 
Trường hợp trong mạch tải có thêm suất ñiện ñộng phản kháng: 
d
d
Z
EU
I
−
= 
3.4.2.3 Hệ truyền ñộng T - ð 
Trong hệ thống truyền ñộng chỉnh lưu ñiều khiển - ñộng cơ một chiều (hay hệ Thyristor - 
ðộng cơ một chiều), bộ biến ñổi ñiện là các mạch chỉnh lưu ñiều khiển có ñiện áp ra tải Ud phụ 
thuộc vào giá trị của góc ñiều khiển. Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn ñiều chỉnh ñiện áp phần ứng 
hoặc dòng ñiện kích thích ñộng cơ, tuỳ theo yêu cầu cụ thể của truyền ñộng mà có thể dùng các sơ 
ñồ chỉnh lưu thích hợp. 
b) Sơ ñồ chỉnh lưu Thyristor 
hình cầu 3 pha 
c) Sơ ñồ chỉnh lưu Thyristor 
hình tia 3 pha 
Hình 3.17 - Các sơ ñồ chỉnh lưu Tiristor. 
GV: Lê Tiến Dũng. Bộ môn TðH_Khoa ðiện 67 
a) Hệ thống T-ð không ñảo chiều 
Các sơ ñồ thường gặp: 
§K1
CL1
BA1
BA2
CL2
CK§CK
CL1
BA1
§K2
CL2
BA2
CK§CK
§K2
CK§
BA1
CL1 CL2
BA2
§K1
CK
T3
T1
4T
2T
§
CK
§K
CK
C
B
A
T2cU 3
2bU
2aU
T2
T1
§
§K
TTT3 4 4
~
c
b
a
TTT1 2 2
CK
§
§K
Vai trò của máy biến áp trong các sơ ñồ chỉnh lưu: 
 - Biến ñổi ñiện áp phù hợp. 
 - Cách ly với lưới ñiện xoay chiều và cải thiện dạng sóng. 
 - Tạo ra ñiểm trung tính cần thiết (ñối với các sơ ñồ hình tia). 
Việc sử dụng máy biến áp trong mạch tùy thuộc vào sơ ñồ chỉnh lưu. 
Hình 3.18 - Các sơ ñồ thường gặp hệ truyền ñộng T-ð không ñảo chiều. 
GV: Lê Tiến Dũng. Bộ môn TðH_Khoa ðiện 68 
Vai trò của cuộn kháng CK: ðiện áp sau khi chỉnh lưu là một hàm tuần hoàn không sin. Khai 
triển Fourier ta sẽ ñược một hàm trong ñó có tồn tại các thành phần sóng hài bậc cao. Cuộn kháng 
CK dùng lọc các thành phần bậc cao ñó ñể lấy thành phần một chiều A0. 
f(t) = A0 + ΣAisiniωt + ΣBicosiωt 
Trong thực tế không thể lọc hết hoàn toàn các thành phần sóng hài bậc cao, do ñó còn tồn tại 
thành phần dòng ñiện xoay chiều chạy qua ñộng cơ làm ñộng cơ nóng hơn so với trường hợp làm 
việc trong hệ F-ð. 
b) Hệ thống T-ð có ñảo chiều 
§K1
§K2
CK
CB
CB
CB
CB
§
CB
CB
CB
CB
CK
§
~
~
§
T
N
N
T
CK
CK§
+
_
§KU
U§K
~
§
CK
~
CK§
Có thể ñảo chiều ñộng cơ bằng hai cách: ðảo chiều ñiện áp phần ứng hoặc ñảo chiều từ thông 
kích từ. 
Trong các sơ ñồ ñảo chiều trên, cuộn kháng cân bằng CB dùng ñể chặn dòng ñiện cân bằng 
chảy qua hai bộ chỉnh lưu khi ñảo chiều. 
Hình 3.19 - Các sơ ñồ hệ truyền ñộng T-ð có ñảo chiều thường gặp. 
GV: Lê Tiến Dũng. Bộ môn TðH_Khoa ðiện 69 
3.5 ðiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ ñiện xoay chiều 3 pha KðB 
ðộng cơ ñiện xoay chiều ñược dùng rất phổ biến trong một dải công suất rộng vì có kết cấu 
ñơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, nguồn ñiện sẵn (lưới ñiện xoay chiều). Tuy nhiên, trong các hệ 
cần ñiều chỉnh tốc ñộ, ñặc biệt với dải ñiều chỉnh rộng thì ñộng cơ xoay chiều ñược sử dụng ít hơn 
ñộng cơ một chiều vì còn gặp nhiều khó khăn. Gần ñây, nhờ sự phát triển của kỹ thuật ñiện tử, bán 
dẫn, việc ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ xoay chiều không ñồng bộ ñã có nhiều khả năng tốt hơn. 
3.5.1 ðiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi ñiện trở phụ trong mạch rôto. 
Phương pháp này chỉ ñược sử dụng với ñộng cơ rotor dây quấn và ñược ứng dụng rất rộng rãi 
do tính ñơn giản của phương pháp. Sơ ñồ nguyên lý và các ñặc tính cơ khi thay ñổi ñiện trở phần 
ứng như hình 3.20. 
~
R'2
0
ω 0
ω
M
MthMth
Rp1
p2R
tn
nt1
nt2
Nhận xét: 
- Phương pháp này chỉ cho phép ñiều chỉnh tốc ñộ về phía giảm. 
- Tốc ñộ càng giảm, ñặc tính cơ càng mềm, tốc ñộ ñộng cơ càng kém ổn ñịnh trước sự lên 
xuống của mômen tải. 
- Dải ñiều chỉnh phụ thuộc trị số mômen tải. Mômen tải càng nhỏ, dải ñiều chỉnh càng hẹp. 
- Khi ñiều chỉnh sâu (tốc ñộ nhỏ) thì ñộ trượt ñộng cơ tăng và tổn hao năng lượng khi ñiều 
chỉnh càng lớn. 
- Phương pháp này có thể ñiều chỉnh trơn nhờ biến trở nhưng do dòng phần ứng lớn nên 
thường ñược ñiều chỉnh theo cấp. 
3.5.2 ðiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi ñiện áp ñặt vào mạch stato. 
Thực hiện phương pháp này với ñiều kiện giữ không ñổi tần số. ðiện áp cấp cho ñộng cơ lấy 
từ một bộ biến ñổi ñiện áp xoay chiều. BBð ñiện áp có thể là một máy biến áp tự ngẫu hoặc một 
BBð ñiện áp bán dẫn như ñược trình bày ở mục trước. Hình 3.21 trình bày sơ ñồ nối dây và các ñặc 
tính cơ khi thay ñổi ñiện áp phần cảm. 
Hình 3.20 - Phương pháp ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ KðB 3 pha 
bằng cách thay ñổi ñiện trở phụ trong mạch rôto. 
GV: Lê Tiến Dũng. Bộ môn TðH_Khoa ðiện 70 
~
B§§A
pR
M
ω
0ω 
®mU1
U2U
®mU
U12U
p(R =0) 
p(R ≠0)
U1 ®mU2U
Nhận xét: 
- Thay ñổi ñiện áp chỉ thực hiện ñược về phía giảm dưới giá trị ñịnh mức nên kéo theo 
mômen tới hạn giảm nhanh theo bình phương của ñiện áp. 
- ðặc tính cơ tự nhiên của ñộng cơ không ñồng bộ thường có ñộ trượt tới hạn nhỏ nên phương 
pháp ñiều chỉnh tốc ñộ bằng cách giảm ñiện áp thường ñược thực hiện cùng với việc tăng ñiện trở 
phụ ở mạch rotor ñể tăng ñộ trượt tới hạn do ñó tăng ñược dải ñiều chỉnh lớn hơn. 
- Khi ñiện áp ñặt vào ñộng cơ giảm, mômen tới hạn của các ñặc tính cơ giảm, trong khi tốc ñộ 
không tải lý tưởng (hay tốc ñộ ñồng bộ) giữ nguyên nên khi giảm tốc ñộ thì ñộ cứng ñặc tính cơ 
giảm, ñộ ổn ñịnh tốc ñộ kém ñi. 
3.5.3 ðiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi tần số của nguồn xoay chiều. 
Thay ñổi tần số nguồn cấp cho ñộng cơ là thay ñổi tốc ñộ không tải lý tưởng nên thay ñổi 
ñược ñặc tính cơ. Tần số càng cao, tốc ñộ ñộng cơ càng lớn. 
Khi ñiều chỉnh tần số nguồn cấp cho ñộng cơ thì các thông số liên quan ñến tần số như cảm 
kháng thay ñổi, do ñó, dòng ñiện, từ thông,... của ñộng cơ ñều bị thay ñổi theo và cuối cùng các ñại 
lượng như ñộ trượt tới hạn, mômen tới hạn cũng bị thay ñổi. Chính vì vậy, ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng 
cơ KðB bằng phương pháp thay ñổi tần số thường kéo theo ñiều chỉnh ñiện áp, dòng ñiện hoặc từ 
thông của mạch stator. 
ðặc tính cơ khi thay ñổi tần số nguồn ñược biểu diễn trên hình 2.30 (chương 2). Khi giảm tần 
số xuống dưới tần số ñịnh mức, cảm kháng của ñộng cơ cũng giảm và dòng ñiện ñộng cơ tăng lên. 
Tần số giảm, dòng ñiện càng lớn, mômen tới hạn càng lớn. ðể tránh cho ñộng cơ bị quá dòng, phải 
ñồng thời tiến hành giảm ñiện áp sao cho 
f
U
 ~ const. ðó là luật ñiều chỉnh tần số - ñiện áp. Các ñặc 
tính cơ tuân theo luật này ñược biểu thị trên hình 2.31 (phần f f®m ta không thể tăng 
ñiện áp U > U®m nên các ñặc tính cơ không giữ ñược giá trị mômen tới hạn. 
Người ta cũng thường dùng cả luật ñiều chỉnh tần số - dòng ñiện. 
Hình 3.21 - Phương pháp ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ KðB 3 pha 
bằng cách thay ñổi ñiện áp ñặt vào mạch stator. 
GV: Lê Tiến Dũng. Bộ môn TðH_Khoa ðiện 71 
3.5.4 ðiều chỉnh tốc ñộ bằng cách thay ñổi số ñôi cực của ñộng cơ. 
ðây là cách ñiều chỉnh tốc ñộ có cấp. ðặc tính cơ thay ñổi vì tốc ñộ ñồng bộ (ω0 = 
p
fpi2 ) thay 
ñổi theo số ñôi cực. 
ðộng cơ thay ñổi ñược số ñôi cực là ñộng cơ ñược chế tạo ñặc biệt ñể cuộn dây stator có thể 
thay ñổi ñược cách nối tương ứng với các số ñôi cực khác nhau. Các ñầu dây ñể ñổi nối ñược ñưa 
ra các hộp ñấu dây ở vỏ ñộng cơ. Số ñôi cực của cuộn dây rotor cũng phải thay ñổi như cuộn dây 
stator. ðiều này khó thực hiện ñược ñối với ñộng cơ rotor dây quấn, còn ñối với rotor lồng sóc thì 
nó lại có khả năng tự thay ñổi số ñôi cực ứng với stator. Do vậy, phương pháp này ñược sử dụng 
chủ yếu cho ñộng cơ rotor lồng sóc. Các ñộng cơ chế tạo sẵn các cuộn dây stator có thể ñổi nối ñể 
thay ñổi số ñôi cực ñều có rotor lồng sóc. Tỷ lệ chuyển ñổi số ñôi cực có thể là 2:1, 3:1, 4:1 hay tới 
8:1.