Giáo trình Hệ thống truyền động điện - Chương 3: Điều chỉnh tốc độ truyền động điện
CH¦¥NG 3
§IÒU CHØNH TèC §é TRUYÒN §éNG §IÖN
3.1 ðꢃt vꢄn ñꢅ
ðiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ là mꢃt trong nhꢄng nꢃi dung chính cꢅa truyꢀn ñꢃng ñiꢆn tꢇ ñꢃng nhꢈm ñáp
ꢉng yêu cꢊu công nghꢆ cꢅa máy sꢋn xuꢌt. ðiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ truyꢀn ñꢃng ñiꢆn là dùng nhꢄng
phương pháp thuꢊn túy ñiꢆn, tác ñꢃng lên bꢋn thân hꢆ thꢂng truyꢀn ñꢃng ñiꢆn (nguꢍn và ñꢃng cơ
ñiꢆn) ñꢎ thay ñꢏi tꢂc ñꢃ quay cꢅa trꢐc ñꢃng cơ ñiꢆn.
Tꢂc ñꢃ làm viꢆc cꢅa truyꢀn ñꢃng ñiꢆn do công nghꢆ yêu cꢊu và ñưꢑc gꢒi là tꢀc ñꢁ ñꢂt, hay tꢀc
ñꢁ mong muꢀn. Trong quá trình làm viꢆc, tꢂc ñꢃ cꢅa ñꢃng cơ thưꢓng bꢔ thay ñꢏi do sꢇ biꢕn thiên
cꢅa tꢋi, cꢅa nguꢍn và do ñó gây ra sai lꢆch tꢂc ñꢃ thꢇc so vꢖi tꢂc ñꢃ ñꢗt. Trong các hꢆ truyꢀn ñꢃng
ñiꢆn tꢇ ñꢃng thưꢓng dùng các phương pháp khác nhau ñꢎ ꢏn ñꢔnh tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ, ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ
ñꢃng cơ ñꢎ có ñưꢑc tꢂc ñꢃ mong muꢂn.
ðiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ mꢃt ñꢃng cơ ñiꢆn khác vꢖi viꢆc tꢇ thay ñꢏi tꢂc ñꢃ cꢅa ñꢃng cơ ñó.
Ví dꢀ: Mꢃt ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu kích tꢘ ñꢃc lꢙp ñang làm viꢆc tꢚi ñiꢎm làm viꢆc A trên ñꢗc
tính cơ 1 ꢉng vꢖi mômen cꢋn MA. ðꢗc tính cơ 1 ꢉng vꢖi ñiꢆn áp ñꢗt vào ñꢃng cơ là U1. Vì mꢃt lý
do nào ñó, mômen cꢋn tăng lên (MT>MA) làm ñꢃng cơ bꢔ giꢋm tꢂc ñꢃ. ðiꢎm làm viꢆc sꢛ dꢔch
chuyꢎn theo ñoꢚn AT vꢀ phía tꢂc ñꢃ giꢋm. Nhưng tꢂc ñꢃ càng giꢋm thì dòng ñiꢆn phꢊn ꢉng Iư càng
tăng và mômen càng tăng. Tꢖi ñiꢎm T thì mômen ñꢃng cơ sinh ra bꢈng mômen cꢋn (Mð=MT).
ðꢃng cơ sꢛ làm viꢆc ꢏn ñꢔnh tꢚi ñiꢎm T vꢖi tꢂc ñꢃ thꢌp hơn (ωT<ωA) và dòng phꢊn ꢉng lꢖn hơn,
ñꢃng cơ nóng hơn.
ðây là hiꢆn tưꢑng tꢇ thay ñꢏi tꢂc ñꢃ cꢅa ñꢃng cơ ñiꢆn, ñiꢎm làm viꢆc cꢅa ñꢃng cơ dꢔch
chuyꢎn trên cùng mꢃt ñưꢓng ñꢗc tính cơ.
ω
ω0
A
B
ω'
0
T
1
2
U1
U2
ωD
D
MB
MA
MT
M
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
Hình 3.1 - Sꢇ thay ñꢏi tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ khi tꢋi thay ñꢏi
và sꢇ ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ ꢉng vꢖi cùng mꢃt mômen tꢋi
ꢜ ví dꢐ trên, nꢕu mômen cꢋn vꢝn giꢄ nguyên giá trꢔ MA, ñꢃng cơ ñang làm viꢆc ꢏn ñꢔnh tꢚi
ñiꢎm A trên ñꢗc tính cơ 1, ta giꢋm ñiꢆn áp phꢊn ꢉng tꢘ U1 xuꢂng U2 (ñꢗc tính cơ tương ꢉng là 2).
Do quán tính cơ, ñꢃng cơ chuyꢎn ñiꢎm làm viꢆc tꢘ ñiꢎm A trên ñưꢓng 1 sang ñiꢎm B trên ñưꢓng 2
vꢖi cùng mꢃt tꢂc ñꢃ ωA. Mômen cꢅa ñꢃng cơ tꢚi ñiꢎm B nhꢞ hơn mômen cꢋn A (MB<MA) nên ñꢃng
cơ bꢔ giꢋm tꢂc ñꢃ. ðiꢎm làm viꢆc trưꢑt xuꢂng theo ñưꢓng ñꢗc tính cơ 2. Tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ càng giꢋm
thì dòng ñiꢆn phꢊn ꢉng càng tăng. Tꢖi ñiꢎm D thì mômen ñꢃng cơ cân bꢈng vꢖi mômen cꢋn MA
(MB=MA). ðꢃng cơ sꢛ làm viꢆc ꢏn ñꢔnh tꢚi ñiꢎm D vꢖi tꢂc ñꢃ thꢌp hơn (ωD<ωA).
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
43
ðây không phꢋi là hiꢆn tưꢑng tꢇ thay ñꢏi tꢂc ñꢃ do mômen cꢋn tăng lên mà là sꢇ ñiꢀu chꢁnh
tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ (ñiꢀu chꢁnh giꢋm) trong khi mômen cꢋn vꢝn giꢄ nguyên. ðiꢎm làm viꢆc chuyꢎn tꢘ
ñꢗc tính cơ này sang ñꢗc tính cơ khác do thay ñꢏi thông sꢂ cꢅa mꢚch ñiꢆn ñꢃng cơ.
Có rꢌt nhiꢀu phương pháp ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ. Tuỳ theo máy sꢋn xuꢌt, ta chꢒn mꢃt
phương pháp ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ cho phù hꢑp, ñꢋm bꢋo quá trình sꢋn xuꢌt ñưꢑc thuꢙn lꢑi, nâng cao
chꢌt lưꢑng và năng suꢌt.
3.2 Các chꢆ tiêu ñánh giá ñiꢅu chꢆnh tꢇc ñꢁ
Chꢌt lưꢑng cꢅa mꢃt phương pháp ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ ñưꢑc ñánh giá qua mꢃt sꢂ các chꢁ tiêu sau
ñây.
3.2.1 Dꢈi ñiꢅu chꢆnh tꢇc ñꢁ
Dꢋi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ (hay phꢚm vi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ) là tꢁ sꢂ giꢄa các giá trꢔ tꢂc ñꢃ làm viꢆc
lꢖn nhꢌt và nhꢞ nhꢌt cꢅa hꢆ Tðð ꢉng vꢖi mꢃt mômen tꢋi ñã cho:
ωmax
D =
ωmin
Dꢋi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ cꢅa mꢃt hꢆ Tðð càng lꢖn càng tꢂt.
Mꢟi mꢃt máy sꢋn xuꢌt yêu cꢊu mꢃt dꢋi ñiꢀu chꢁnh nhꢌt ñꢔnh và mꢟi mꢃt phương pháp ñiꢀu
chꢁnh tꢂc ñꢃ chꢁ ñꢚt ñưꢑc mꢃt dꢋi ñiꢀu chꢁnh nào ñó.
3.2.2 ðꢁ trơn ñiꢅu chꢆnh
ðꢃ trơn ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ khi ñiꢀu chꢁnh ñưꢑc biꢎu thꢔ bꢠi tꢡ sꢂ giꢄa 2 giá trꢔ tꢂc ñꢃ cꢅa 2 cꢌp
kꢕ tiꢕp nhau trong dꢋi ñiꢀu chꢁnh:
ωi+1
γ =
ωi
Trong ñó:
ωi - Tꢂc ñꢃ ꢏn ñꢔnh ꢠ cꢌp i.
ωi+1 - Tꢂc ñꢃ ꢏn ñꢔnh ꢠ cꢌp i+1.
Trong mꢃt dꢋi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ, sꢂ cꢌp tꢂc ñꢃ càng lꢖn thì sꢇ chênh lꢆch tꢂc ñꢃ giꢄa 2 cꢌp kꢕ
tiꢕp nhau càng ít do ñó ñꢃ trơn càng tꢂt.
Khi sꢂ cꢌp tꢂc ñꢃ rꢌt lꢖn (k→∞) thì ñꢃ trơn ñiꢀu chꢁnh γ → 1. Trưꢓng hꢑp này hꢆ ñiꢀu chꢁnh
gꢒi là hꢆ ñiꢀu chꢁnh vô cꢌp và có thꢎ có mꢒi giá trꢔ tꢂc ñꢃ trong toàn bꢃ dꢋi ñiꢀu chꢁnh.
3.2.3 ðꢁ ꢉn ñꢊnh tꢇc ñꢁ (ñꢁ cꢋng cꢌa ñꢃc tính cơ)
ðꢎ ñánh giá và so sánh các ñꢗc tính cơ, ngưꢓi ta ñưa ra khái niꢆm ñꢃ cꢉng ñꢗc tính cơ β và
∆M
ñưꢑc tính:
β =
∆ω
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
44
ω
β1
β2
∆ω2
∆ω1
M
∆
M
Hình 3.2 - ðꢃ cꢉng cꢅa ñꢗc tính cơ
Nꢕu |β| bé thì ñꢗc tính cơ là mꢀm (|β| < 10).
Nꢕu |β| lꢖn thì ñꢗc tính cơ là cꢉng (|β| = 10 ÷ 100).
Khi |β| = ∝ thì ñꢗc tính cơ là nꢈm ngang và tuyꢆt ñꢂi cꢉng.
ðꢗc tính cơ có ñꢃ cꢉng β càng lꢖn thì tꢂc ñꢃ càng ít bꢔ thay ñꢏi khi mômen thay ñꢏi. ꢜ trên
hình 3.2, ñưꢓng ñꢗc tính cơ 1 cꢉng hơn ñưꢓng ñꢗc tính cơ 2 nên vꢖi cùng mꢃt biꢕn ñꢃng ∆M thì
ñꢗc tính cơ 1 có ñꢃ thay ñꢏi tꢂc ñꢃ ∆ω1 nhꢞ hơn ñꢃ thay ñꢏi tꢂc ñꢃ ∆ω2 cho bꢠi ñꢗc tính cơ 2.
Nói cách khác, ñꢗc tính cơ càng cꢉng thì sꢇ thay ñꢏi tꢂc ñꢃ càng ít khi phꢐ tꢋi thay ñꢏi nhiꢀu.
Do ñó sai lꢆch tꢂc ñꢃ càng nhꢞ và hꢆ làm viꢆc càng ꢏn ñꢔnh, phꢚm vi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ sꢛ rꢃng hơn.
3.2.4 Tính kinh tꢀ
Hꢆ ñiꢀu chꢁnh có tính kinh tꢕ khi vꢂn ñꢊu tư nhꢞ, tꢏn hao năng lưꢑng ít, phí tꢏn vꢙn hành
không nhiꢀu.
Các phương pháp ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ qua mꢚch phꢊn ꢉng luôn có tꢏn hao năng lưꢑng lꢖn hơn
ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ qua mꢚch kích tꢘ.
3.2.5 Sꢍ phù hꢎp giꢏa ñꢃc tính ñiꢅu chꢆnh và ñꢃc tính tꢈi
Khi chꢒn hꢆ ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ vꢖi phương pháp ñiꢀu chꢁnh nào ñó cho mꢃt máy sꢋn xuꢌt cꢊn
lưu ý sao cho các ñꢗc tính ñiꢀu chꢁnh bám sát yêu cꢊu ñꢗc tính cꢅa tꢋi máy sꢋn xuꢌt. Như vꢙy hꢆ
làm viꢆc sꢛ ñꢋm bꢋo ñưꢑc các yêu cꢊu chꢌt lưꢑng, ñꢃ ꢏn ñꢔnh...
Ngoài các chꢁ tiêu trên, tuỳ trưꢓng hꢑp cꢐ thꢎ mà ta có thꢎ có nhꢄng ñòi hꢞi khác buꢃc hꢆ ñiꢀu
chꢁnh tꢂc ñꢃ cꢊn phꢋi ñáp ꢉng.
3.3 ðiꢅu chꢆnh tꢇc ñꢁ ñꢁng cơ ñiꢂn mꢁt chiꢅu kích tꢐ ñꢁc lꢑp (song song)
Khi xem xét phương trình ñꢗc tính cơ cꢅa ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu kích tꢘ ñꢃc lꢙp, ta ñã biꢕt
quan hꢆ ω=f(M) phꢐ thuꢃc các thông sꢂ ñiꢆn U, φ, RưΣ. Sꢇ thay ñꢏi các thông sꢂ này sꢛ cho nhꢄng
hꢒ ñꢗc tính cơ khác nhau. Vì vꢙy, vꢖi cùng mꢃt mômen tꢋi nào ñó, tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ sꢛ khác nhau ꢠ
các ñꢗc tính cơ khác nhau. Như vꢙy, ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu kích tꢘ ñꢃc lꢙp (hay kích tꢘ song song)
có thꢎ ñưꢑc ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ bꢈng các phương pháp sau ñây:
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
45
3.3.1 ðiꢅu chꢆnh tꢇc ñꢁ bꢒng cách thay ñꢉi ñiꢂn trꢓ ꢓ mꢔch phꢕn ꢋng
Sơ ñꢍ nguyên lý nꢂi dây như hình 3.6. Khi tăng ñiꢆn trꢠ phꢊn ꢉng, ñꢗc tính cơ dꢂc hơn nhưng
vꢝn giꢄ nguyên tꢂc ñꢃ không tꢋi lý tưꢠng. Hꢒ ñꢗc tính cơ khi thay ñꢏi ñiꢆn trꢠ mꢚch phꢊn ꢉng như
hình 3.6.
ðꢗc ñiꢎm cꢅa phương pháp ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ bꢈng cách thay ñꢏi ñiꢆn trꢠ ꢠ mꢚch phꢊn ꢉng:
- ðiꢆn trꢠ mꢚch phꢊn ꢉng càng tăng, ñꢃ dꢂc ñꢗc tính cơ càng lꢖn, ñꢗc tính cơ càng mꢀm và ñꢃ
ꢏn ñꢔnh tꢂc ñꢃ càng kém, sai sꢂ tꢂc ñꢃ càng lꢖn.
- Phương pháp chꢁ cho phép ñiꢀu chꢁnh thay ñꢏi tꢂc ñꢃ vꢀ phía giꢋm (do chꢁ có thꢎ tăng thêm
ñiꢆn trꢠ).
- Vì ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ nhꢓ thêm ñiꢆn trꢠ vào mꢚch phꢊn ꢉng cho nên tꢏn hao công suꢌt dưꢖi
dꢚng nhiꢆt trên ñiꢆn trꢠ càng lꢖn.
- Dꢋi ñiꢀu chꢁnh phꢐ thuꢃc vào trꢔ sꢂ mômen tꢋi. Tꢋi càng nhꢞ (M1) thì dꢋi ñiꢀu chꢁnh
ωmax
D1=
càng nhꢞ. Nói chung, phương pháp này cho dꢋi ñiꢀu chꢁnh: D ≈ 5:1
ωmin
ω
ω1max
ωo
+
-
TN
R
=0
p
I
CKT
kt
nt1
nt2
ω1min
R
R
p1
p2
§
I
u
nt3
nt4
E
R
p3
Rp
o
M
M
M ꢀ
1
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
ꢀ
Hình 3.6 - ðiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu kích
ꢀ
tꢘ ñꢃc lꢙp bꢈng phương pháp thay ñꢏi ñiꢆn trꢠ phꢊn ꢉng.
- Vꢀ nguyên tꢢc, phương pháp này cho ñiꢀu chꢁnh trơn nhꢓ thay ñꢏi ñiꢆn trꢠ nhưng vì dòng
rotor lꢖn nên viꢆc chuyꢎn ñꢏi ñiꢆn trꢠ sꢛ khó khăn. Thꢇc tꢕ thưꢓng sꢣ dꢐng chuyꢎn ñꢏi theo tꢘng
cꢌp ñiꢆn trꢠ.
3.3.2 ðiꢅu chꢆnh tꢇc ñꢁ bꢒng cách thay ñꢉi ñiꢂn áp phꢕn ꢋng
Sơ ñꢍ nguyên lý ñưꢑc biꢎu diꢤn như trên hình 3.3. Tꢘ thông ñꢃng cơ ñưꢑc giꢄ không ñꢏi.
ðiꢆn áp phꢊn ꢉng ñưꢑc cꢌp tꢘ mꢃt bꢃ biꢕn ñꢏi.
ðꢎ ñiꢀu chꢁnh ñiꢆn áp phꢊn ꢉng ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu cꢊn có thiꢕt bꢔ nguꢍn như máy phát
ñiꢆn mꢃt chiꢀu kích tꢘ ñꢃc lꢙp, các bꢃ chꢁnh lưu có ñiꢀu khiꢎn .v.v.. Các thiꢕt bꢔ nguꢍn này có chꢉc
năng biꢕn năng lưꢑng ñiꢆn xoay chiꢀu thành mꢃt chiꢀu có sꢉc ñiꢆn ñꢃng Eb ñiꢀu chꢁnh ñưꢑc nhꢓ tín
hiꢆu ñiꢀu khiꢎn Uñk. Vì là nguꢍn có công suꢌt hꢄu hꢚn so vꢖi ñꢃng cơ nên các bꢃ biꢕn ñꢏi này có
ñiꢆn trꢠ trong Rb và ñiꢆn cꢋm Lb khác không.
ꢜ chꢕ ñꢃ xác lꢙp có thꢎ viꢕt phương trình ñꢗc tính cꢅa hꢆ thꢂng như sau:
Eb - Eư = Iư(Rb + Rưñ)
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
46
Eb
Rb + R−d
K.φdm
ω =
−
I−
Kφdm
M
ω = ωo(Uñk) -
β
Trong suꢂt quá trình ñiꢀu chꢁnh ñiꢆn áp phꢊn ꢉng thì tꢘ thông kích tꢘ cꢅa ñꢃng cơ ñưꢑc giꢄ
nguyên bꢈng giá trꢔ ñꢔnh mꢉc, do ñó mômen tꢋi cho phép cꢅa hꢆ sꢛ là không ñꢏi:
Mc.cp = Kφñm.Iñm = Mñm
Vì tꢘ thông cꢅa ñꢃng cơ ñưꢑc giꢄ không ñꢏi nên ñꢃ cꢉng cꢅa ñꢗc tính cơ cũng không ñꢏi, còn
tꢂc ñꢃ không tꢋi lý tưꢠng thì phꢐ thuꢃc vào giá trꢔ ñiꢆn áp ñiꢀu khiꢎn Uñk cꢅa hꢆ thꢂng. Khi thay ñꢏi
ñiꢆn áp cꢌp cho cuꢃn dây phꢊn ꢉng, ta có các hꢒ ñꢗc tính cơ ꢉng vꢖi các tꢂc ñꢃ không tꢋi khác
nhau, song song và có cùng ñꢃ cꢉng.
ðiꢆn áp U chꢁ có thꢎ thay ñꢏi vꢀ phía giꢋm (U<Uñm) nên phương pháp này chꢁ cho phép ñiꢀu
chꢁnh giꢋm tꢂc ñꢃ.
~
Rø®
Rb
I
§
u
(uꢀꢀ)
E
Eø
®k
BB§
u®k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
ꢀ
ꢀ
Hình 3.3 - ðiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu kích tꢘ
ꢀ
ñꢃc lꢙp bꢈng phương pháp thay ñꢏi ñiꢆn áp phꢊn ꢉng.
ω
ω0
ωmax
TN
U
®m
U
1
U
2
ω0.min
ωmin
o
M®m
M
ðꢎ xác ñꢔnh dꢋi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ khi ñiꢀu chꢁnh ñiꢆn áp phꢊn ꢉng ñꢃng cơ ta ñꢎ ý rꢈng tꢂc ñꢃ
lꢖn nhꢌt cꢅa hꢆ thꢂng bꢔ chꢗn bꢠi ñꢗc tính cơ cơ bꢋn, là ñꢗc tính ꢉng vꢖi ñiꢆn áp phꢊn ꢉng ñꢔnh mꢉc
và tꢘ thông cũng ñưꢑc giꢄ ꢠ giá trꢔ ñꢔnh mꢉc. Tꢂc ñꢃ nhꢞ nhꢌt cꢅa dꢋi ñiꢀu chꢁnh bꢔ giꢖi hꢚn bꢠi
yêu cꢊu vꢀ sai sꢂ tꢂc ñꢃ và vꢀ mômen khꢠi ñꢃng.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
47
Giꢋ sꢣ ñꢃng cơ ñang làm viꢆc tꢚi ñiꢎm A trên ñꢗc tính cơ 1 ꢉng vꢖi ñiꢆn áp U1 trên phꢊn ꢉng.
Khi giꢋm ñiꢆn áp tꢘ U1 xuꢂng U2, ñꢃng cơ thay ñꢏi ñiꢎm làm viꢆc tꢘ ñiꢎm A có tꢂc ñꢃ lꢖn ωA trên
ñưꢓng 1 xuꢂng ñiꢎm D có tꢂc ñꢃ nhꢞ hơn (ωD<ωA) trên ñưꢓng 2 (ꢉng vꢖi ñiꢆn áp U2).
ω
ω01
ω02
A
E
B
TN
D
U
U
U
®m
C
F
1
2
H
G
U
U
I
4
5
o
M C
M
ꢀ
Hình 3.4 - Quá trình thay ñꢏi tꢂc ñꢃ khi ñiꢀu chꢁnh ñiꢆn áp
ꢀ
Trong khi giꢋm tꢂc ñꢃ theo cách giꢋm ñiꢆn áp phꢊn ꢉng, nꢕu giꢋm mꢚnh ñiꢆn áp, nghĩa là
chuyꢎn nhanh tꢘ tꢂc ñꢃ cao xuꢂng tꢂc ñꢃ thꢌp thì cùng vꢖi quá trình giꢋm tꢂc có thꢎ xꢋy ra quá
trình hãm tái sinh. Chꢥng hꢚn, cũng trên hình 3.4, ñꢃng cơ ñang làm viꢆc tꢚi ñiꢎm A vꢖi tꢂc ñꢃ lꢖn
ωA trên ñꢗc tính cơ 1 ꢉng vꢖi ñiꢆn áp U1. Ta giꢋm mꢚnh ñiꢆn áp phꢊn ꢉng tꢘ U1 xuꢂng U3. Lúc này
ñꢃng cơ chuyꢎn ñiꢎm làm viꢆc tꢘ ñiꢎm A trên ñưꢓng 1 sang ñiꢎm E trên ñưꢓng 3 (chuyꢎn ngang
vꢖi ωA=ωE). Vì ωE lꢖn hơn tꢂc ñꢃ không tꢋi lý tưꢠng ω03 cꢅa ñꢗc tính cơ 3 nên ñꢃng cơ sꢛ làm viꢆc
ꢠ trꢚng thái hãm tái sinh trên ñoꢚn EC cꢅa ñꢗc tính 3.
Quá trình hãm giúp ñꢃng cơ giꢋm tꢂc nhanh. Khi tꢂc ñꢃ xuꢂng thꢌp hơn ω03 thì ñꢃng cơ lꢚi
làm viꢆc ꢠ trꢚng thái ñꢃng cơ. Lúc này do mômen Mð = 0 nên ñꢃng cơ tiꢕp tꢐc giꢋm tꢂc cho tꢖi
ñiꢎm làm viꢆc mꢖi tꢚi F, vì tꢚi F mômen ñꢃng cơ sinh ra cân bꢈng vꢖi mômen cꢋn MC. ðꢃng cơ
chꢚy ꢏn ñꢔnh tꢚi F vꢖi tꢂc ñꢃ ωF<ωA.
Khi tăng tꢂc, diꢤn biꢕn cꢅa quá trình ñưꢑc giꢋi thích tương tꢇ. Giꢋ sꢣ ñꢃng cơ ñang làm viꢆc
tꢚi ñiꢎm I có tꢂc ñꢃ ωI nhꢞ trên ñꢗc tính cơ 5, ꢉng vꢖi ñiꢆn áp U5 trên phꢊn ꢉng. Tăng ñiꢆn áp tꢘ U5
lên U4, ñꢃng cơ chuyꢎn ñiꢎm làm viꢆc tꢘ I trên ñꢗc tính 5 sang ñiꢎm G trên ñꢗc tính 4. Do mômen
MG lꢖn hơn mômen cꢋn MC nên ñꢃng cơ tăng tꢂc theo ñưꢓng 4 (ñoꢚn GH). ðꢍng thꢓi vꢖi quá trình
tăng tꢂc, mômen ñꢃng cơ bꢔ giꢋm và quá trình tăng tꢂc chꢙm dꢊn. Tꢖi ñiꢎm H thì mômen ñꢃng cơ
cân bꢈng vꢖi mômen tꢋi MH = MC và ñꢃng cơ sꢛ làm viꢆc ꢏn ñꢔnh tꢚi ñiꢎm H vꢖi tꢂc ñꢃ ωH > ωI.
ðiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu kích tꢘ ñꢃc lꢙp bꢈng biꢆn pháp thay ñꢏi ñiꢆn áp
phꢊn ꢉng có các ñꢗc ñiꢎm sau:
- ðiꢆn áp phꢊn ꢉng càng giꢋm, tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ càng nhꢞ.
- ðiꢀu chꢁnh trơn trong toàn bꢃ dꢋi ñiꢀu chꢁnh.
- ðꢃ cꢉng ñꢗc tính cơ giꢄ không ñꢏi trong toàn bꢃ dꢋi ñiꢀu chꢁnh.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
48
- ðꢃ sꢐt tꢂc tuyꢆt ñꢂi trên toàn dꢋi ñiꢀu chꢁnh ꢉng vꢖi mꢃt mômen là như nhau. ðꢃ sꢐt tꢂc
tương ñꢂi sꢛ lꢖn nhꢌt tꢚi ñꢗc tính cơ thꢌp nhꢌt cꢅa dꢋi ñiꢀu chꢁnh. Do vꢙy, sai sꢂ tꢂc ñꢃ tương ñꢂi
(sai sꢂ tĩnh) cꢅa ñꢗc tính cơ thꢌp nhꢌt không vưꢑt quá sai sꢂ cho phép cho toàn dꢋi ñiꢀu chꢁnh.
- Dꢋi ñiꢀu chꢁnh cꢅa phương pháp này có thꢎ: D ~ 10:1.
- Chꢁ có thꢎ ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ vꢀ phía giꢋm (vì chꢁ có thꢎ thay ñꢏi vꢖi Uư ≤ Uñm).
- Phương pháp ñiꢀu chꢁnh này cꢊn mꢃt bꢃ nguꢍn ñꢎ có thꢎ thay ñꢏi trơn ñiꢆn áp ra.
3.3.3 ðiꢅu chꢆnh tꢇc ñꢁ bꢒng cách thay ñꢉi tꢐ thông
Muꢂn thay ñꢏi tꢘ thông ñꢃng cơ, ta tiꢕn hành thay ñꢏi dòng ñiꢆn kích tꢘ cꢅa ñꢃng cơ qua mꢃt
ñiꢆn trꢠ mꢢc nꢂi tiꢕp ꢠ mꢚch kích tꢘ. Rõ ràng phương pháp này chꢁ cho phép tăng ñiꢆn trꢠ vào
mꢚch kích tꢘ, nghĩa là chꢁ có thꢎ giꢋm dòng ñiꢆn kích tꢘ (Ikt ≤ Iktñm) do ñó chꢁ có thꢎ thay ñꢏi vꢀ
phía giꢋm tꢘ thông. Khi giꢋm tꢘ thông, ñꢗc tính dꢂc hơn và có tꢂc ñꢃ không tꢋi lꢖn hơn. Hꢒ ñꢗc
tính giꢋm tꢘ thông như hình 3.5.
+
-
I
I
KT§
kt
Rkt
§
u
E
ꢀ
ω
ω
ω
ω
o2
o2
φ
2
ω
ω
o1
o1
ω
ω
o®m
o®m
φ1
φ
®m
I
o
M C
o
Inm
M
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
ꢀ
ꢀ
Hình 3.5 - ðiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu kích tꢘ
ñꢃc lꢙp bꢈng phương pháp thay ñꢏi tꢘ thông kích tꢘ.
Phương pháp ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ bꢈng thay ñꢏi tꢘ thông có các ñꢗc ñiꢎm sau:
- Tꢘ thông càng giꢋm thì tꢂc ñꢃ không tꢋi lý tưꢠng cꢅa ñꢗc tính cơ càng tăng, tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ
càng lꢖn.
- ðꢃ cꢉng ñꢗc tính cơ giꢋm khi giꢋm tꢘ thông.
- Có thꢎ ñiꢀu chꢁnh trơn trong dꢋi ñiꢀu chꢁnh:
D ~ 3:1.
- Chꢁ có thꢎ ñiꢀu chꢁnh thay ñꢏi tꢂc ñꢃ vꢀ phía tăng.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
49
- Do ñꢃ dꢂc ñꢗc tính cơ tăng lên khi giꢋm tꢘ thông nên các ñꢗc tính sꢛ cꢢt nhau và do ñó, vꢖi
tꢋi không lꢖn (M1) thì tꢂc ñꢃ tăng khi tꢘ thông giꢋm. Còn ꢠ vùng tꢋi lꢖn (M2) tꢂc ñꢃ có thꢎ tăng
hoꢗc giꢋm tùy theo tꢋi. Thꢇc tꢕ, phương pháp này chꢁ sꢣ dꢐng ꢠ vùng tꢋi không quá lꢖn so vꢖi ñꢔnh
mꢉc.
- Phương pháp này rꢌt kinh tꢕ vì viꢆc ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ thꢇc hiꢆn ꢠ mꢚch kích tꢘ vꢖi dòng
kích tꢘ là (1÷10)% dòng ñꢔnh mꢉc cꢅa phꢊn ꢉng. Tꢏn hao ñiꢀu chꢁnh thꢌp.
Thưꢓng khi ñiꢀu chꢁnh tꢘ thông thì ñiꢆn áp phꢊn ꢉng ñưꢑc giꢄ nguyên bꢈng giá trꢔ ñꢔnh mꢉc,
do ñó ñꢗc tính cơ thꢌp nhꢌt trong vùng ñiꢀu chꢁnh tꢘ thông chính là ñꢗc tính có ñiꢆn áp phꢊn ꢉng
ñꢔnh mꢉc, tꢘ thông ñꢔnh mꢉc và ñưꢑc gꢒi là ñꢗc tính cơ bꢋn (ñôi khi chính là ñꢗc tính tꢇ nhiên cꢅa
ñꢃng cơ). Tꢂc ñꢃ lꢖn nhꢌt cꢅa dꢋi ñiꢀu chꢁnh tꢘ thông bꢔ hꢚn chꢕ bꢠi khꢋ năng chuyꢎn mꢚch cꢅa cꢏ
góp ñiꢆn. Khi giꢋm tꢘ thông ñꢎ tăng tꢂc ñꢃ quay cꢅa ñꢃng cơ thì ñꢍng thꢓi ñiꢀu kiꢆn chuyꢎn mꢚch
cꢅa cꢏ góp cũng bꢔ xꢌu ñi, vì vꢙy ñꢎ ñꢋm bꢋo ñiꢀu kiꢆn chuyꢎn mꢚch bình thưꢓng cꢊn phꢋi giꢋm
dòng ñiꢆn phꢊn ꢉng cho phép, kꢕt quꢋ là mômen cho phép trên trꢐc ñꢃng cơ giꢋm rꢌt nhanh. Ngay
cꢋ khi giꢄ nguyên dòng ñiꢆn phꢊn ꢉng thì ñꢃ cꢉng ñꢗc tính cơ cũng giꢋm rꢌt nhanh khi giꢋm tꢘ
thông kích thích.
3.4 Các hꢂ thꢇng ñiꢅu chꢆnh tꢇc ñꢁ truyꢅn ñꢁng ñiꢂn mꢁt chiꢅu
3.4.1 Hꢂ truyꢅn ñꢁng máy phát - ñꢁng cơ (F - ð)
3.4.1.1 Hꢂ F - ð ñơn giꢈn
Hꢆ thꢂng máy phát - ñꢃng cơ (F-ð) là hꢆ truyꢀn ñꢃng ñiꢆn mà BBð ñiꢆn là máy phát ñiꢆn
mꢃt chiꢀu kích tꢘ ñꢃc lꢙp. Máy phát này thưꢓng do ñꢃng cơ sơ cꢌp không ñꢍng bꢃ 3 pha quay và
coi tꢂc ñꢃ quay cꢅa máy phát là không ñꢏi.
K
§K
§
F
§Tr
CKK
CKF
CK§
RKF
T
N
N
RK§
T
ꢀ
ꢀ
Hình 3.7 - Hꢆ truyꢀn ñꢃng F-ð ñơn giꢋn.
ꢀ
Trong sơ ñꢍ:
- ð : Là ñꢃng cơ ñiꢆn mꢃt chiꢀu kéo cơ cꢌu sꢋn xuꢌt, cꢊn phꢋi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ.
- F : Là máy phát ñiꢆn mꢃt chiꢀu, ñóng vai trò là BBð, cꢌp ñiꢆn cho ñꢃng cơ ð.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
50
- ðTr : ðꢃng cơ KðB 3 pha kéo máy phát F, có thꢎ thay thꢕ bꢈng mꢃt nguꢍn năng
- K : Máy phát tꢇ kích, ñꢎ cꢌp nguꢍn ñiꢆn cho các cuꢃn kích tꢘ CKF và CKð.
lưꢑng khác.
ðiꢆn áp ra cꢅa bꢃ biꢕn ñꢏi cꢌp cho ñꢃng cơ ð:
uF = uð = EF - I.RưF = K.φF.ωðTr - I.RưF
Khi ta thay ñꢏi giá trꢔ cꢅa biꢕn trꢠ RKF thì sꢛ làm cho dòng ñiꢆn qua cuꢃn kích tꢘ CKF thay
ñꢏi, do ñó tꢘ thông kích tꢘ φF cꢅa máy phát thay ñꢏi (giꢋm), dꢝn ñꢕn ñiꢆn áp uF thay ñꢏi, do ñó tꢂc
ñꢃ ñꢃng cơ ð thay ñꢏi: ω < ωcb. Như vꢙy, bꢈng cách ñiꢀu chꢁnh biꢕn trꢠ RKF, ta ñiꢀu chꢁnh ñiꢆn áp
phꢊn ꢉng ñꢃng cơ ð trong khi giꢄ tꢘ thông không ñꢏi: φð = φñm.
Khi thay ñꢏi giá trꢔ cꢅa biꢕn trꢠ RKð ta có thꢎ thay ñꢏi tꢘ thông kích tꢘ ñꢃng cơ ð. Khi φð
giꢋm thì tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ ð tăng: ω < ωcb. Trong khi ñiꢀu chꢁnh tꢘ thông φð, ta giꢄ ñiꢆn áp phꢊn ꢉng
ñꢃng cơ không ñꢏi: Uưð = Uñm.
ðꢈo chiꢅu: Cꢗp tiꢕp ñiꢎm T ñóng hoꢗc N ñóng, dòng ñiꢆn kích tꢘ máy phát ICKF ñꢋo chiꢀu, do
ñó ñꢋo chiꢀu tꢘ thông φF, do ñó UF ñꢋo dꢌu, dꢝn ñꢕn ω ñꢋo chiꢀu.
Khi thꢇc hiꢆn hãm thì ñꢃng cơ ð sꢛ qua 2 giai ñoꢚn hãm tái sinh:
+ Tăng φð vꢀ ñꢔnh mꢉc.
+ Giꢋm ñiꢆn áp phꢊn ꢉng ñꢃng cơ vꢀ 0.
Nhꢑn xét vꢅ hꢂ F-ð:
- Ưu ñiꢃm:
kích tꢘ.
+ ðiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ ñơn giꢋn, ít tꢂn năng lưꢑng vì chꢁ thꢇc hiꢆn trong mꢚch
+ Dꢤ dàng ñꢋo chiꢀu quay bꢈng cách ñꢋo chiꢀu tꢘ thông máy phát hoꢗc ñꢋo
chiꢀu tꢘ thông ñꢃng cơ. Tuy nhiên trong thꢇc tꢕ thưꢓng dùng cách ñꢋo chiꢀu tꢘ thông máy phát vì
không thꢎ ñꢎ φð = 0 (ω → ∞).
- Nhưꢄc ñiꢃm:
+ Nhưꢑc ñiꢎm quan trꢒng nhꢌt cꢅa hꢆ F-ð là dùng nhiꢀu máy ñiꢆn quay,
trong ñó ít nhꢌt là 2 máy ñiꢆn mꢃt chiꢀu, gây ꢍn lꢖn, công suꢌt lꢢp ñꢗt máy ít nhꢌt gꢌp 3 lꢊn công
suꢌt ñꢃng cơ chꢌp hành, dꢝn ñꢕn giá thành tăng, hiꢆu suꢌt thꢌp.
+ Ngoài ra, do các máy phát mꢃt chiꢀu có tꢘ dư, ñꢗc tính tꢘ hóa có trꢤ nên
khó ñiꢀu chꢁnh sâu tꢂc ñꢃ.
Phꢚm vi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ:
D = Du.Dφ = 10.(2÷3)/1 = (20 ÷ 30)/1
Phꢚm vi ñiꢀu chꢁnh tꢂc ñꢃ bꢔ chꢗn dưꢖi bꢠi ñiꢆn áp dư Udư. Bꢔ chꢗn trên bꢠi
giꢖi hꢚn cơ hꢒc.
Khi dòng kích tꢘ ICKF = 0 thì UF = Udư ≠ 0, do ñó tꢍn tꢚi giá trꢔ tꢂc ñꢃ ω ≠ 0.
Vì vꢙy ñꢎ giꢋm nhanh tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ vꢀ 0 ta phꢋi thꢇc hiꢆn hãm ñꢃng năng.
3.4.1.2 Hꢂ F - ð có phꢈn hꢖi âm áp, dương dòng.
Cuꢃn kích tꢘ cꢅa máy phát F ñưꢑc cꢌp ñiꢆn bꢠi mꢃt máy ñiꢆn khuꢕch ñꢚi tꢘ trưꢓng ngang
MKð. Máy ñiꢆn khuꢕch ñꢚi MKð có 4 cuꢃn kích tꢘ: CCð, CFA, CFD, COð.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
51
BA
CKF
§
F
R
α
MK§
CP§
CPF
CFA
FA
CFD
FD
CO§
FO§
CC§
FC§
UC§
ꢀ
ꢀ
Hình 3.8 - Hꢆ truyꢀn ñꢃng F-ð có phꢋn hꢍi âm áp, dương dòng.
+ CCð: Gꢒi là cuꢃn chꢅ ñꢚo hay cuꢃn ñiꢀu khiꢎn, ñưꢑc cꢌp ñiꢆn tꢘ nguꢍn mꢃt chiꢀu ꢏn
ñꢔnh. ðiꢆn áp ñꢗt vào cuꢃn này thay ñꢏi ñưꢑc nhꢓ biꢕn trꢠ RCð. ðiꢆn áp này tꢚo ra sꢉc tꢘ ñꢃng FCð
ñꢔnh giá trꢔ sꢉc ñiꢆn ñꢃng máy phát, cũng là ñiꢆn áp ñꢗt lên ñꢃng cơ, do ñó quyꢕt ñꢔnh tꢂc ñꢃ ñꢗt
ñꢃng cơ.
+ CFA: Là cuꢃn phꢋn hꢍi âm áp. Cuꢃn CFA nꢂi song song vꢖi ñiꢆn trꢠ Rα (là mꢃt phꢊn cꢅa
ñiꢆn trꢠ R1). Khi hꢆ F-ð làm viꢆc thì trên R1 có ñiꢆn áp tꢁ lꢆ vꢖi UF, do ñó dòng ñiꢆn trên cuꢃn CFA
cũng tꢁ lꢆ vꢖi ñiꢆn áp máy phát: ICFA ~ UF, do ñó FA ~ UF. Chiꢀu cꢅa FA ngưꢑc vꢖi chiꢀu cꢅa FCð, vì
vꢙy cuꢃn CFA gꢒi là cuꢃn phꢋn hꢍi âm áp.
+ CFD: Là cuꢃn phꢋn hꢍi dương dòng. Cuꢃn CFD nꢂi song song vꢖi 2 cuꢃn phꢐ cꢅa máy
phát và ñꢃng cơ: CPF & CPð. Khi hꢆ F-ð làm viꢆc thì tꢏng sꢐt áp trên CPF & CPð là: ∆U = Rcf.I.
Trong ñó: Rcf = RCPF + RCPð là tꢏng trꢠ cꢅa 2 cuꢃn phꢐ, I là dòng ñiꢆn ñi qua ñꢃng cơ. Do ñó sꢉc
tꢘ ñꢃng cꢅa cuꢃn CFD tꢁ lꢆ vꢖi dòng ñiꢆn qua ñꢃng cơ: FCFD ~ ∆U hay FCFD ~ I, FCFD cùng chiꢀu
vꢖi FCð. Vì vꢙy cuꢃn CFD ñưꢑc gꢒi là cuꢃn phꢋn hꢍi dương dòng.
+ COð: Là cuꢃn ꢏn ñꢔnh hay cuꢃn phꢋn hꢍi mꢀm. Cuꢃn COð lꢌy dòng trên thꢉ cꢌp máy
biꢕn áp BA, sơ cꢌp cꢅa BA nꢂi song song vꢖi máy phát. Khi hꢆ thꢂng ꢠ chꢕ ñꢃ tĩnh thì trong cuꢃn
sơ cꢌp không có phꢋn ꢉng. Khi hꢆ thꢂng ꢠ chꢕ ñꢃ ñꢃng, dòng ñiꢆn biꢕn thiên, trong máy biꢕn áp
BA có tín hiꢆu, cuꢃn COð xuꢌt hiꢆn dòng ñiꢆn, sinh ra sꢉc tꢘ ñꢃng FOð. Chiꢀu cꢅa FOð có xu
hưꢖng chꢂng lꢚi sꢇ biꢕn thiên ñó, làm cho hꢆ nhanh chóng ꢏn ñꢔnh. Phꢋn hꢍi này gꢒi là phꢋn hꢍi
mꢀm.
Sꢉc tꢘ ñꢃng tꢏng kích tꢘ cꢅa bꢃ khuꢕch ñꢚi Kð là:
FΣ = FCð - FCFA + FCFD FOð
ꢜ chꢕ ñꢃ tĩnh thì FOð = 0.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
52
Giꢋ sꢣ ñꢃng cơ ñang làm viꢆc ꢏn ñꢔnh ꢠ mꢃt tꢂc ñꢃ nào ñó, vì mꢃt nguyên nhân khách quan
nào ñó làm cho ñꢃng cơ nꢗng tꢋi, tꢂc ñꢃ cꢅa ñꢃng cơ giꢋm xuꢂng, dòng ñiꢆn qua ñꢃng cơ tăng lên
uF − u§
(
I =
), vì thꢕ FCFD tăng, FCFA giꢋm, dꢝn ñꢕn sꢉc tꢘ ñꢃng tꢏng FΣ tăng, do ñó UF tăng làm
RΣ
tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ lꢚi tăng lên bù lꢚi phꢊn sꢐt giꢋm tꢂc ñꢃ.
Phương trình ñꢗc tính cơ - ñiꢆn:
ω = K1.UCð - K1.[Ru - f(Rcf, Ru§ ,R−F,α) = ω0 - ∆ω
Muꢂn cho hꢆ ꢏn ñꢔnh thì ta phꢋi có ∆ω → 0. Do ñó cꢊn chꢁnh ñꢔnh giá trꢔ α sao cho
f(Rcf, Ru§ ,R−F,α) → R−. Trong ñó:
Rα
α =
R1
* Khi nghiên cꢉu mꢚch tꢘ ngưꢓi ta thưꢓng dùng khái niꢆm sꢅc tꢆ ñꢁng (F) và tꢆ trꢇ. Nhꢄng
khái niꢆm ñó ñưꢑc ñưa ra trên cơ sꢠ sau ñây:
Tꢘ thông ñưꢑc miêu tꢋ bꢈng công thꢉc: φ = µaHS, và cưꢓng ñꢃ tꢘ trưꢓng bꢈng H = Iw/l.
Vꢙy có thꢎ viꢕt: φ = µaIwS/l.
Nꢕu cùng chia tꢣ sꢂ và mꢝu sꢂ cho µaS thì ta có:
−1
l
φ = Iw.
µ
a S
Trong công thꢉc trên Iw gꢒi là sꢉc tꢘ ñꢃng F. Cũng giꢂng như trong mꢚch ñiꢆn, dòng ñiꢆn tꢁ lꢆ
l
vꢖi sꢅc ñiꢈn ñꢁng còn trong mꢚch tꢘ, tꢘ thông tꢁ lꢆ vꢖi sꢉc tꢘ ñꢃng. ðꢚi lưꢑng
ñꢉng ꢠ mꢝu sꢂ
µ
a S
gꢒi là tꢘ trꢠ RM, và toàn bꢃ công thꢉc trên gꢒi là ñꢔnh luꢙt Ôm ñꢂi vꢖi mꢚch tꢘ:
F
φ
=
RM
µa : ðꢃ tꢘ thꢦm cꢅa mꢚch tꢘ.
*MÁY ðIꢁN KHUꢂCH ðꢃI Tꢄ TRƯꢅNG NGANG:
Máy ñiꢆn khuꢕch ñꢚi tꢘ trưꢓng ngang (MKðN) vꢀ thꢇc chꢌt cũng là máy phát ñiꢆn mꢃt chiꢀu
nhưng có các cꢌu tꢚo ñꢗc biꢆt:
- Stato có nhiꢀu cuꢃn kích tꢘ trong ñó có cuꢃn chꢅ ñꢚo, các cuꢃn phꢋn hꢍi và luôn có cuꢃn
bù.
- Roto có 4 chꢏi than trong ñó cꢗp chꢏi than 1 và 2 nꢂi ngꢢn mꢚch vꢖi nhau, gꢒi là cꢗp chꢏi
than ngang trꢐc. Cꢗp chꢏi than 3 và 4 gꢒi là cꢗp chꢏi than dꢒc trꢐc, cꢌp ñiꢆn áp ra cꢅa máy ñiꢆn
khuꢕch ñꢚi MKðN.
Nguyên lý làm viꢆc cꢅa máy ñiꢆn khuꢕch ñꢚi tꢘ trưꢓng ngang MKðN như sau: Khi cuꢃn kích
tꢘ chính ñưꢑc cꢌp ñiꢆn mꢃt chiꢀu thì mꢃt tꢘ trưꢓng φF (giꢋ sꢣ hưꢖng xuꢂng như ꢠ hình vꢛ) ñưꢑc tꢚo
ra. Các dây dꢝn rotor ñưꢑc kéo quay vꢖi tꢂc ñꢃ ωF trong tꢘ trưꢓng φF sꢛ cꢋm ꢉng mꢃt s.ñ.ñ E1 (s.ñ.ñ
ngang trꢐc) và trong cuꢃn dây phꢊn ꢉng sꢛ có mꢃt dòng ñiꢆn I1 ñưꢑc tꢚo ra, khép kín mꢚch qua cꢗp
chꢏi than ngꢢn mꢚch 1-2. Chiꢀu dòng ñiꢆn I1 ñưꢑc xác ñꢔnh theo quy tꢢc bàn tay phꢋi.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
53
Vì ñiꢆn trꢠ ngꢢn mꢚch giꢄa 2 chꢏi than 1-2 rꢌt nhꢞ nên I1 khá lꢖn và hꢆ sꢂ khuꢕch ñꢚi lꢊn thꢉ
nhꢌt K1 cꢅa máy lꢖn.
CB
+
I2
Rc
3
φb
ωF
UMK§N
φd
φn
Rt
1
2
φF
I1
4
_
φF
U®k
KT
Dòng ñiꢆn I1 chꢚy trong cuꢃn dây phꢊn ꢉng sꢛ sinh ra tꢘ trưꢓng ngang trꢐc φn hưꢖng sang
phꢋi(xác ñꢔnh theo quy tꢢc vꢗn nút chai hay ñinh vít thuꢙn) và ñꢕn lưꢑt tꢘ trưꢓng ngang trꢐc φn này
làm xuꢌt hiꢆn trong cuꢃn dây phꢊn ꢉng quay trong nó mꢃt s.ñ.ñ E2 (s.ñ.ñ dꢒc trꢐc). S.ñ.ñ E2 lꢖn hơn
nhiꢀu so vꢖi E1. Nꢕu MKðN ñưꢑc nꢂi tꢋi bên ngoài Rt qua 2 chꢏi than 3-4 thì trong cuꢃn dây phꢊn
ꢉng sꢛ có dòng ñiꢆn phꢐ tꢋi I2 mà chiꢀu xác ñꢔnh theo quy tꢢc bàn tay phꢋi. ðây là tꢊng khuꢕch ñꢚi
thꢉ 2 cꢅa MKðN vꢖi hꢆ sꢂ khuꢕch ñꢚi K2.
Vꢙy vꢀ nguyên lý có thꢎ xem MKðN tương ñương vꢖi hai máy phát ñiꢆn nꢂi tꢊng vꢖi nhau
thành 2 cꢌp khuꢕch ñꢚi như mꢚch ñꢥng trꢔ ꢠ hình vꢛ:
K1
I1
I2
φF
φn
E1
E2
Rt
KT
K2
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
54
Hꢆ sꢂ khuꢕch ñꢚi cꢅa MKðN là:
K = K1.K2 (Có thꢎ ñꢚt tꢖi hàng vꢚn).
Các s.ñ.ñ E1, E2 và các dòng ñiꢆn I1, I2 thꢇc ra ñꢀu ñưꢑc sinh ra trong mꢃt cuꢃn dây phꢊn ꢉng.
Dòng I2 (dòng tꢋi) trong cuꢃn dây phꢊn ꢉng lꢚi tꢚo ra mꢃt tꢘ trưꢓng dꢒc trꢐc φd ngưꢑc chiꢀu
vꢖi tꢘ trưꢓng chính φF và làm tꢘ trưꢓng chính suy giꢋm, dꢝn ñꢕn s.ñ.ñ máy phát bꢔ giꢋm. Dòng tꢋi I2
càng tăng, tꢘ trưꢓng dꢒc trꢐc φd càng lꢖn và tꢘ trưꢓng chính càng bꢔ giꢋm nhiꢀu dꢝn ñꢕn s.ñ.ñ cꢅa
máy phát bꢔ tꢐt thꢌp. ðó là ñiꢀu không mong muꢂn.
ðꢎ hꢚn chꢕ hoꢗc trꢘ khꢣ tꢘ trưꢓng φd này ngưꢓi ta ñꢗt thêm mꢃt cuꢃn dây ꢠ stato cꢅa MKðN
và gꢒi là cuꢃn bù CB. Cuꢃn bù ñưꢑc mꢢc nꢂi tiꢕp vꢖi cuꢃn dây phꢊn ꢉng và sꢛ tꢚo ra mꢃt tꢘ trưꢓng
φb ngưꢑc chiꢀu vꢖi tꢘ trưꢓng dꢒc trꢐc φd ñꢎ hꢚn chꢕ hoꢗc trꢘ khꢣ ꢋnh hưꢠng cꢅa tꢘ trưꢓng này. Vì
dòng tꢋi I2 cũng là dòng qua cuꢃn bù CB nên khi tꢋi tăng thì φb cũng tăng ñꢎ khꢣ kꢔp sꢇ tăng cꢅa φd
theo dòng tái.
ðꢎ ñiꢀu chꢁnh ñưꢑc tꢘ trưꢓng bù φb theo tꢋi, cuꢃn bù CB ñưꢑc nꢂi song song vꢖi mꢃt biꢕn trꢠ
phân mꢚch RC.
Do có hꢆ sꢂ khuꢕch ñꢚi lꢖn, MKðN ñưꢑc dùng nhiꢀu trong các hꢆ truyꢀn ñꢃng ñꢎ ñiꢀu chꢁnh
tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ mꢃt chiꢀu trong phꢚm vi rꢃng vꢖi ñꢃ ꢏn ñꢔnh tꢂc ñꢃ cao và quán tính ñiꢆn tꢘ nhꢞ.
3.4.1.3 Hꢂ F - ð có phꢈn hꢖi âm tꢇc ñꢁ
ðꢃng cơ ð ñưꢑc cꢌp ñiꢆn tꢘ máy ñiꢆn khuꢕch ñꢚi tꢘ trưꢓng ngang MðKð.
RC
CB
BA
4
M§K§
§
2
1
3
FT
CDA
FO§
CFT
FFT
CC§
FC§
Hình 3.9 - Hꢆ truyꢀn ñꢃng F-ð có phꢋn
hꢍi âm tꢂc ñꢃ.
UC§
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Máy phát tꢂc FT ñưꢑc nꢂi trꢐc vꢖi ñꢃng cơ ð. ðiꢆn áp ra: UFT = K.ω, ñiꢆn áp này tꢚo ra sꢉc
tꢘ ñꢃng: FFT = c.ω.
Sꢉc tꢘ ñꢃng tꢏng:
FΣ = FCð - c.ω FOð
Máy phát tꢂc ñưꢑc sꢣ dꢐng rꢃng rãi vì nó không liên quan vꢀ mꢗt ñiꢆn vꢖi mꢚch ñꢃng lꢇc và
có nhiꢀu kiꢎu tín hiꢆu ra.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
55
3.4.2 Hꢂ truyꢅn ñꢁng khuꢀch ñꢔi tꢐ - ñꢁng cơ (KðT - ð)
Khuꢕch ñꢚi tꢘ là khí cꢐ ñiꢆn mà tín hiꢆu ñꢊu ra ñưꢑc khuꢕch ñꢚi nhꢓ sꢇ thay ñꢏi ñiꢆn kháng
bꢈng cách thay ñꢏi dòng ñiꢀu khiꢎn. Sơ ñꢍ nguyên lý cꢅa mꢃt khuꢕch ñꢚi tꢘ ñơn giꢋn ñưꢑc trình
bày ꢠ hình 3.10.
IT
ZT
~
W
T
W
®k
I®k
R
=
XC
ꢀ
ꢀ
Hình 3.10 - Khuꢕch ñꢚi tꢘ.
Trên mꢚch tꢘ không có khe hꢠ không khí ñưꢑc quꢌn hai cuꢃn dây: cuꢃn ñiꢀu khiꢎn (w®k) và
cuꢃn tꢋi (wT). Cuꢃn dây wT ñưꢑc ñꢌu nꢂi tiꢕp vꢖi phꢐ tꢋi và ñꢌu vào nguꢍn ñiꢆn xoay chiꢀu, còn
cuꢃn dây w®k ñưꢑc nꢂi nꢂi tiꢕp vꢖi biꢕn trꢠ Rꢀ, vꢖi ñiꢆn kháng chꢗn XC (ñꢎ hꢚn chꢕ ꢋnh hưꢠng cꢅa
dòng ñiꢆn xoay chiꢀu cꢋm ꢉng tꢘ phía mꢚch xoay chiꢀu) và nꢂi vꢖi nguꢍn ñiꢆn áp mꢃt chiꢀu.
Mꢚch tꢘ bꢋo hòa ꢉng vꢖi trưꢓng hꢑp Iñk = Iñkñm là vùng giꢖi hꢚn trên và trưꢓng hꢑp Iñk =0 là
giꢖi hꢚn dưꢖi hoꢚt ñꢃng cꢅa khuꢕch ñꢚi tꢘ. Giꢄa hai vùng giꢖi hꢚn trên, khi tăng dꢊn Iñk thì dòng tꢋi
tăng dꢊn tꢘ I0 ñꢕn ITñm
.
IT
IT
®m
I0
I®k
Hình 3.11 - ðꢗc tính ñiꢀu khiꢎn cꢅa khuꢕch ñꢚi tꢘ.
ðꢗc tính ñiꢀu khiꢎn cꢅa khuꢕch ñꢚi tꢘ ñưꢑc trình bày ꢠ hình 3.11. Phương trình cơ bꢋn cꢅa
khuꢕch ñꢚi tꢘ lý tưꢠng là:
IT.wT = Iñk.wñk
wdk
Do ñó:
IT = Idk
wT
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
56
Vꢖi khuꢕch ñꢚi tꢘ lý tưꢠng, khi Iñk = 0 thì IT = 0, còn vꢖi khuꢕch ñꢚi tꢘ thꢇc tꢕ: Iñk =0 thì
Vì công suꢌt ñiꢀu khiꢎn bé hơn nhiꢀu lꢊn công suꢌt xoay chiꢀu nên ñưꢑc gꢒi là khuꢕch ñꢚi tꢘ.
IT=I0.
* Hꢗ TRUYꢘN ðꢙNG KHUꢚCH ðꢛI Tꢜ - ðꢙNG CƠ:
Khuꢕch ñꢚi tꢘ (KðT) hay còn gꢒi là bꢃ biꢕn ñꢏi van tꢘ, là tꢏ hꢑp cꢅa kháng bão hòa vꢖi chꢁnh lưu
không ñiꢀu khiꢎn.
KðT ñưꢑc dùng ñꢎ làm bꢃ ñiꢀu chꢁnh dòng ñiꢆn và ñiꢆn áp trong các hꢆ thꢂng ñiꢀu khiꢎn, ñiꢀu
chꢁnh và kiꢎm tra tꢇ ñꢃng.
Trong các máy nâng vꢙn chuyꢎn, KðT thưꢓng ñưꢑc dùng làm máy kích thích cho các máy
phát trong hꢆ thꢂng F - ð. ðꢂi vꢖi máy cꢢt gꢒt kim loꢚi, KðT thưꢓng ñưꢑc dùng kꢕt hꢑp vꢖi chꢁnh
lưu diode bán dꢝn ñꢎ cung cꢌp cho phꢊn ꢉng ñꢃng cơ mꢃt chiꢀu.
U1, f1
•
BA
(a)
•
•
+
Wñk
Uñk
Wlv
V0
CK
Rkt
•
-
U1, f1
•
•
BA
Wlv
Vo
•
+
Wñk
•
•
•
•
•
Uñk
•
•
-
(b)
+
•
•
-
CKð Rkt
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
57
Trong các sơ ñꢍ này, máy biꢕn áp BA có chꢉc năng biꢕn ñꢏi giá trꢔ ñiꢆn áp cho phù hꢑp vꢖi
yêu cꢊu cꢅa ñꢃng cơ. Tꢚo ra sꢂ pha hoꢗc ñiꢎm trung tính cho phù hꢑp vꢖi sơ ñꢍ chꢁnh lưu nꢕu cꢊn
và nâng cao hꢆ sꢂ công suꢌt cꢅa hꢆ.
Các van không ñiꢀu khiꢎn Vo dùng ñꢎ biꢕn ñꢏi dòng ñiꢆn xoay chiꢀu thành mꢃt chiꢀu và tꢚo
ra thành phꢊn dòng ñiꢆn tꢇ tꢘ hóa cho KðT.
Trong hꢆ thꢂng KðT – ñꢃng cơ, tꢂc ñꢃ ñꢃng cơ ñưꢑc ñiꢀu chꢁnh bꢈng cách thay ñꢏi trꢔ sꢂ
trung bình cꢅa sꢉc ñiꢆn ñꢃng chꢁnh lưu bꢈng cách biꢕn ñꢏi dòng ñiꢆn ñiꢀu khiꢎn, tꢉc là biꢕn ñꢏi
mꢉc ñꢃ bão hòa cꢅa mꢚch tꢘ.
ðꢎ ñơn giꢋn trong viꢆc khꢋo sát nguyên lý hoꢚt ñꢃng cꢅa hꢆ thꢂng này, ta tách ra mꢃt trong ba
pha tꢘ các sơ ñꢍ trên và giꢋ thuyꢕt rꢈng ñꢗc tính tꢘ trꢤ cꢅa lõi thép có dꢚng lý tưꢠng.
B
•
•
u2
+BS
B0
+
•
Iñk
Uñk
H
Wñk
V0
-
•
-BS
(a)
a) Sơ ñꢉ nguyên lý mꢁt pha cꢊa bꢁ biꢋn ñꢌi.
b) Dꢍng ñꢂc tính tꢆ trꢎ lý tưꢇng cꢊa lõi thép.
Ta có:
u2 = U2msinωt = iRt + Xk ( di / dωt )
Trong ñó: Xk có giá trꢔ thay ñꢏi theo trꢚng thái tꢘ hóa cꢅa lõi thép. Lúc ñꢊu, lõi thép ñưꢑc tꢘ
hóa cꢂ ñꢔnh nhꢓ cuꢃn ñiꢀu khiꢎn Wñk ñꢕn mꢃt giá trꢔ B0 nào ñó trong phꢚm vi ( -BS ≤ B0 ≤ +BS ).
* ꢏ bán kỳ dương cꢊa nguꢉn u2: Dòng ñiꢆn thuꢙn ñi qua V0 tꢘ hóa lõi cuꢃn kháng, làm cho
biên ñꢃ tꢘ cꢋm biꢕn thiên. Lúc này, vì lõi thép chưa bão hòa nên Xk rꢌt lꢖn, nguꢍn chꢅ yꢕu rơi trên
cuꢃn kháng còn giá trꢔ iRt ≈ 0. Ta có:
u2 = U2msinωt = iRt + Xk ( di/dωt ) = NlvωS ( dB / dt )
Vꢖi ñiꢀu kiꢆn ban ñꢊu: t = 0, B = B0, giꢋi phương trình này ta ñưꢑc:
B = B0 + Bm ( 1 - cosωt )
Trong ñó:
- Biên ñꢃ tꢘ cꢋm: Bm = U2m/WNlvS
- Nlv: Sꢂ vòng dây cꢅa cuꢃn làm viꢆc.
- S : Diꢆn tích tiꢕt diꢆn lõi cꢅa cuꢃn kháng.
- ω : Tꢊn sꢂ góc cꢅa dòng ñiꢆn.
Khi lõi thép bão hòa, ta có Xk = 0. Do ñó, toàn bꢃ nguꢍn áp chꢁ ñꢗt lên tꢋi. Khi ñó:
u2=U2msinωt = iRt = ub
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
58
Vꢖi ub là ñiꢆn áp ra cꢅa bꢃ biꢕn, tꢉc là ñiꢆn áp ñꢗt trên tꢋi.
* ꢏ bán kỳ âm cꢊa nguꢉn u2: V0 ngưng dꢝn, dòng ñiꢆn tꢘ hóa không có nên lõi thép bꢔ khꢣ
tꢘ bꢠi cuꢃn ñiꢀu khiꢎn Wñk và ñꢃ tꢘ cꢋm B sꢛ giꢋm dꢊn vꢀ giá trꢔ ban ñꢊu B0, ñiꢆn áp trên tꢋi ub ≈ u2
= 0.
Giá trꢔ trung bình cꢅa ñiꢆn áp chꢁnh lưu ñưꢑc xác ñꢔnh theo công thꢉc:
π
p
p
U KDT
=
U 2 m sin
ω
td
ω
t =
U 2 m (1 + cos α )
∫
2π
2π
α
Trong ñó:
- p: Sꢂ lꢊn ñꢙp mꢚch trong bꢃ chꢁnh lưu.
BS − B0
α
= arccos(1−
)
Bm
- α: Góc bão hòa
- BS: Tꢘ cꢋm bão hòa.
Nꢕu ta chꢒn Bm = BS thì α = arccos ( B0/BS ). Lúc này giá trꢔ trung bình cꢅa ñiꢆn áp chꢁnh
lưu: UKðT = Um [ 1 + ( B0/BS )] = f ( B0 ).Vꢖi:
Um = pU2m/2π
Ta nhꢙn thꢌy: Khi thay ñꢏi giá trꢔ B0 tꢘ –BS ñꢕn +BS ta sꢛ ñiꢀu chꢁnh ñưꢑc ñiꢆn áp chꢁnh lưu
UKðT tꢘ 0 ñꢕn giá trꢔ U2m( p/π ). Vì B0 là do dòng ñiꢀu khiꢎn Iñk tꢚo ra nên thꢇc chꢌt giá trꢔ UKðT
chính là hàm cꢅa Iñk: UKðT = f ( Iñk ).
3.4.3 Hꢂ truyꢅn ñꢁng chꢆnh lưu - ñꢁng cơ
Các bꢃ biꢕn ñꢏi dòng ñiꢆn xoay chiꢀu thành mꢃt chiꢀu thꢇc chꢌt là các bꢃ chꢁnh lưu (hay
các bꢃ nꢢn ñiꢆn) dùng ñꢎ biꢕn ñꢏi dòng ñiꢆn xoay chiꢀu thành dòng ñiꢆn mꢃt chiꢀu.
Có rꢌt nhiꢀu sơ ñꢍ chꢁnh lưu khác nhau ñưꢑc phân loꢚi như sau:
- Theo sꢂ pha có: Chꢁnh lưu 1 pha, chꢁnh lưu 3 pha...
- Theo sơ ñꢍ nꢂi có: Chꢁnh lưu nꢣa chu kỳ, chꢁnh lưu 2 nꢣa chu kỳ, chꢁnh lưu hình cꢊu,
chꢁnh lưu hình tia...
- Theo sꢇ ñiꢀu khiꢎn có: Chꢁnh lưu không ñiꢀu khiꢎn, chꢁnh lưu có ñiꢀu khiꢎn, chꢁnh
lưu bán ñiꢀu khiꢎn.
3.4.2.1 Giꢝi thiꢂu Thyristor
a) Chꢆt bán dꢇn:
Vꢀ phương diꢆn dꢝn ñiꢆn, các chꢌt ñưꢑc chia thành 2 loꢚi: Chꢌt dꢝn ñiꢆn (có ñiꢆn trꢠ suꢌt
nhꢞ) và chꢌt không dꢝn ñiꢆn (có ñiꢆn trꢠ suꢌt rꢌt lꢖn). Chꢌt không dꢝn ñiꢆn còn gꢒi là chꢌt cách
ñiꢆn hay ñiꢆn môi.
Giꢄa hai loꢚi chꢌt này, có mꢃt loꢚi chꢌt trung gian mà ñiꢆn trꢠ suꢌt cꢅa nó thay ñꢏi trong
mꢃt giꢖi hꢚn rꢃng và giꢋm mꢚnh khi nhiꢆt ñꢃ tăng (theo luꢙt hàm mũ). Nói cách khác, chꢌt này dꢝn
ñiꢆn tꢂt ꢠ nhiꢆt ñꢃ cao và dꢝn ñiꢆn kém hoꢗc không dꢝn ñiꢆn ꢠ nhiꢆt ñꢃ thꢌp. ðó là chꢐt bán dꢑn.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
59
Trong bꢋng tuꢊn hoàn Mendeleev, các nguyên tꢂ bán dꢝn chiꢕm vꢔ trí trung gian giꢄa các
kim loꢚi và phi kim. ðiꢎn hình là Ge, Si ...
Hai nguyên tꢂ Ge và Si trong bꢋng tuꢊn hoàn ꢠ phân nhóm IV, lꢖp ñiꢆn tꢣ ngoài cùng cꢅa
Ge, Si có 4 ñiꢆn tꢣ (electron) và chúng liên kꢕt ñꢍng hóa trꢔ vꢖi nhau, tꢚo thành mꢃt mꢚng bꢀn vꢄng
(hình a).
Mꢈng liên kꢉt bꢊn
vꢋng
Nꢕu trꢃn vào Ge mꢃt ít ñơn chꢌt thuꢃc phân nhóm III, chꢥng hꢚn In, thì do lꢖp ñiꢆn tꢣ ngoài
cùng cꢅa In chꢁ có 3 ñiꢆn tꢣ nên thiꢕu 1 ñiꢆn tꢣ ñꢎ tꢚo ra cꢗp ñiꢆn tꢣ ñꢍng hóa trꢔ. Nguyên tꢣ In có
thꢎ sꢛ lꢌy 1 ñiꢆn tꢣ cꢅa nguyên tꢣ Ge lân cꢙn và làm xuꢌt hiꢆn mꢃt lꢟ trꢂng dương. Ion Ge lꢟ trꢂng
này lꢚi có thꢎ lꢌy 1 ñiꢆn tꢣ cꢅa nguyên tꢣ Ge khác ñꢎ trung hòa và biꢕn nguyên tꢣ Ge sau này thành
mꢃt lꢟ trꢂng mꢖi. Quá trình cꢉ thꢕ tiꢕp diꢤn và bán dꢝn Ge ñưꢑc gꢒi là bán dꢝn lꢟ trꢂng hay bán dꢝn
dương: Bán dꢝn P (Positive).
Bán dꢇn loꢈi P
Bán dꢇn loꢈi N
Nꢕu trꢃn vào Ge mꢃt ít ñơn chꢌt thuꢃc phân nhóm V, chꢥng hꢚn As, thì do lꢖp ñiꢆn tꢣ ngoài
cùng cꢅa As có 5 ñiꢆn tꢣ nên sau khi tꢚo 4 cꢗp ñiꢆn tꢣ ñꢍng hóa trꢔ vꢖi 4 nguyên tꢣ Ge xung quanh,
thì As thꢘa ra 1 ñiꢆn tꢣ. ðiꢆn tꢣ này dꢤ dàng rꢓi khꢞi nguyên tꢣ As và trꢠ thành ñiꢆn tꢣ tꢇ do. Bán
dꢝn Ge trꢠ thành bán dꢝn ñiꢆn tꢣ hay bán dꢝn âm: Bán dꢝn loꢚi N (Negative).
Khi nhiꢆt ñꢃ chꢌt bán dꢝn tăng hay bꢔ ánh sáng chiꢕu vào thì chuyꢎn ñꢃng cꢅa các phꢊn tꢣ
mang ñiꢆn mꢚnh lên nên chꢌt bán dꢝn sꢛ dꢝn ñiꢆn tꢂt hơn.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
60
Các chꢌt bán dꢝn có thꢎ là ñơn chꢌt như B, C, si, Ge, S, Se..., các hꢑp chꢌt như ZnS, CdSb,
AlSb, Mg3SO2, các oxyt như Al2O3, Cu2O, ZnO, SiO2 ..., các sulfua như ZnS, CdS, Ag2S .v.v.
Hiꢆn nay, các chꢌt bán dꢝn ñưꢑc ꢉng dꢐng rꢌt nhiꢀu trong các lĩnh vꢇc khoa hꢒc, kꢧ
thuꢙt và ñꢓi sꢂng.
b) Tính chꢆt dꢇn ñiꢌn mꢍt chiꢊu cꢎa lꢏp tiꢉp xúc P-N
Khi ghép 2 lꢖp bán dꢝn P và N lꢚi vꢖi nhau thì tꢚi chꢟ 2 mꢗt ghép giáp nhau sꢛ hình thành
mꢃt lꢖp tiꢕp xúc P - N (Ký hiꢆu J -Junction).
Quá trình xꢋy ra như sau: Tꢚi chꢟ ghép, các ñiꢆn tꢣ âm tꢇ do tꢘ bán dꢝn N chuyꢎn sang bán
dꢝn P, chúng tái hꢑp vꢖi các lꢟ trꢂng và trꢠ nên trung hòa vꢀ ñiꢆn. Phía bán dꢝn P, do mꢌt lꢟ trꢂng
nên chúng trꢠ thành mang ñiꢆn âm. Phía bán dꢝn N, do mꢌt ñiꢆn tꢣ nên trꢠ thành mang ñiꢆn dương.
Do vꢙy, mꢃt ñiꢆn trưꢓng E0 ꢠ lꢖp tiꢕp xúc P-N ñưꢑc hình thành và hưꢖng tꢘ N sang P. ðiꢆn trưꢓng
này như mꢃt bꢉc rào ngăn không cho lꢟ trꢂng tꢘ P tiꢕp tꢐc sang N và ñiꢆn tꢣ tꢘ N sang P.
Nꢕu nꢂi P-N vꢖi mꢃt nguꢍn ñiꢆn mꢃt chiꢀu ñꢎ tꢚo ra sꢇ phân cꢇc thuꢙn, tꢉc là cꢇc dương
cꢅa nguꢍn nꢂi vꢖi bán dꢝn P, cꢇc âm cꢅa nguꢍn nꢂi vꢖi bán dꢝn N thì có mꢃt ñiꢆn trưꢓng ngoài (do
nguꢍn ngoài tꢚo ra) hưꢖng tꢘ P sang N, mꢚnh hơn E0 và ngưꢑc hưꢖng E0. ðiꢆn trưꢓng này giúp lꢟ
trꢂng dương tiꢕp tꢐc tꢘ P sang N và ñiꢆn tꢣ tiꢕp tꢐc tꢘ N sang P tꢚo ra dòng ñiꢆn thuꢙn Ith ñi qua lꢖp
tiꢕp xúc P-N.
Nꢕu nꢂi P-N ñꢎ tꢚo ra sꢇ phân cꢇc ngưꢑc, tꢉc là cꢇc dương cꢅa nguꢍn nꢂi vꢖi bán dꢝn N,
cꢇc âm cꢅa nguꢍn nꢂi vꢖi bán dꢝn P thì ñiꢆn trưꢓng ngoài sꢛ hưꢖng tꢘ N sang P cùng chiꢀu vꢖi
ñiꢆn trưꢓng lꢖp tiꢕp xúc E0. ðiꢆn trưꢓng này cùng vꢖi ñiꢆn trưꢓng E0 cꢋn trꢠ sꢇ chuyꢎn dꢔch cꢅa
các lꢟ trꢂng tꢘ P sang N và ñiên tꢣ tꢇ do tꢘ N sang P nên dòng ñiꢆn không tꢚo ra ñưꢑc.
Trên thꢇc tꢕ, vꢝn có mꢃt dòng ñiꢆn rꢌt nhꢞ qua lꢖp tiꢕp xúc khi phân cꢇc ngưꢑc gꢒi là dòng
ñiꢆn ngưꢑc hay dòng ñiꢆn rò.Vꢙy lꢖp tiꢕp xúc P-N có mꢃt tính chꢌt ñꢗc biꢆt là chꢁ cho dòng ñiꢆn
chꢚy qua khi phân cꢇc thuꢙn và ngăn cꢋn không cho dòng ñiꢆn chꢚy qua khi phân cꢇc ngưꢑc. Tính
chꢌt này có ñưꢑc là do ñiꢆn trưꢓng lꢖp tiꢕp xúc E0 hưꢖng tꢘ N sang P. ðiꢆn trưꢓng E0 tꢚo ra mꢃt
bꢉc rào thꢕ.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
61
c) ðiôt:
ðiôt là linh kiꢆn bán dꢝn gꢍm 2 miꢕng bán dꢝn P và N ghép lꢚi vꢖi nhau. ðꢊu nꢂi vꢖi bán dꢝn
P gꢒi là Anôt (A), ñꢊu nꢂi vꢖi bán dꢝn N gꢒi là Katôt (K).
I
th
2
1
U
Ungmax
0
th
A
K
P
N
3
4
Un
5
A
K
Ing
Hình 3.12 - Cꢌu tꢚo, ký hiꢆu và ñꢗc tính Vôn-Ampe cꢅa ñiôt.
ðꢗc tính Vôn-Ampe cꢅa ñiôt biꢎu thꢔ mꢂi quan hꢆ I(U) giꢄa dòng ñiꢆn qua ñiôt và ñiꢆn áp ñꢗt
vào 2 cꢇc cꢅa ñiôt. ðꢗc tính Vôn-Ampe tĩnh cꢅa ñiôt có 2 nhánh. Nhánh thuꢙn ꢉng vꢖi ñiꢆn áp
thuꢙn (sơ ñꢍ nꢂi mꢚch ꢠ góc I), dòng ñiꢆn ñi qua ñiôt tăng theo ñiꢆn áp. Khi ñiꢆn áp ñꢗt vào ñiôt
vưꢑt mꢃt ngưꢨng Un cꢨ 0,1V ÷ 0,5V và chưa lꢖn lꢢm thì ñꢗc tính có dꢚng parabol (ñoꢚn 1). Khi
ñiꢆn áp lꢖn hơn thì ñꢗc tính gꢊn như ñưꢓng thꢥng (ñoꢚn 2).
Nhánh ngưꢑc ꢉng vꢖi ñiꢆn áp phân cꢇc ngưꢑc (sơ ñꢍ nꢂi mꢚch ꢠ góc III). Lúc ñꢊu, ñiꢆn áp
ngưꢑc tăng thì dòng ñiꢆn ngưꢑc (dòng ñiꢆn rò) rꢌt nhꢞ cũng tăng nhưng rꢌt chꢙm (ñoꢚn 3). Tꢖi ñiꢆn
áp ngưꢑc |U| > Ung.max thì dòng ñiꢆn ngưꢑc tăng nhanh (ñoꢚn khuꢡu 4) và cuꢂi cùng (ñoꢚn 5) thì
ñiôt bꢔ ñánh thꢅng. Lúc này dòng ñiꢆn ngưꢑc tăng vꢒt dù có giꢋm ñiꢆn áp. ðiꢆn áp này gꢒi là ñiꢆn
áp chꢒc thꢅng. ðꢎ ñꢋm bꢋo an toàn cho ñiôt, ta nên ñꢎ ñiôt làm viꢆc vꢖi ñiꢆn áp ngưꢑc ~ 0,8Ung.max
.
Vꢖi Ung < 0,8Ung.max thì dòng ñiꢆn rò qua ñiôt nhꢞ không ñáng kꢎ và ñiôt coi như ꢠ trꢚng thái khóa.
Tꢘ ñꢗc tính V-A cꢅa ñiôt có thꢎ thꢌy ñiôt (do tính chꢌt ñꢗc biꢆt cꢅa lꢖp tiꢕp xúc P-N) chꢁ cho
dòng ñiꢆn chꢋy qua tꢘ Anôt sang Katôt khi phân áp thuꢙn và không cho dòng ñiꢆn chꢋy qua tꢘ
Katôt sang Anôt khi phân cꢇc ngưꢑc. Hay nói cách khác, tuỳ theo ñiꢀu kiꢆn phân áp mà ñiôt có thꢎ
dꢝn dòng hay không dꢝn dòng. ðiôt là mꢃt van bán dꢝn. Tính chꢌt này ñưꢑc sꢣ dꢐng ñꢎ chꢁnh lưu
(nꢢn) dòng ñiꢆn xoay chiꢀu thành mꢃt chiꢀu.
d) Tiristor:
Tiristor là linh kiꢆn gꢍm 4 lꢖp bán dꢝn pnpn liên tiꢕp nhau tꢚo nên Anôt, Katôt và cꢇc ñiꢀu
khiꢎn G (hình vꢛ).
J1
J2
J3
A
+
K
-
A
K
G
P
N1
P
N2
1
2
G
Hình 3.13 - Cꢌu tꢚo và ký hiꢆu cꢅa Tiristor.
GV: Lê Tiꢀn Dũng. Bꢁ môn TðH_Khoa ðiꢂn
62
Tải về để xem bản đầy đủ
29 trang
20920
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Hệ thống truyền động điện - Chương 3: Điều chỉnh tốc độ truyền động điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_he_thong_truyen_dong_dien_chuong_3_dieu_chinh_toc.pdf
