Bài giảng Tổng quan về các hệ truyền động một chiều

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
CHƯƠNG I 
TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN 
ĐỘNG MỘT CHIỀU 
I. Đăc tính cơ của động cơ điện một chiều 
I.1. Khái quát về động cơ điện một chiều 
Hiện nay, trong công nghiệp đều đang sử dụng điện xoay chiều là 
chủ yếu vì kết cấu đơn giản, giá thành hạ. Tuy nhiên nhược điểm là 
không dùng được những phương pháp và thiết bị đơn giản để điều 
chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng và bằng phẳng hơn nữa tiêu thụ công 
suất lại lớn làm hệ số cosФ của lưới điện thấp. Trong khi động cơ điện 
một chiều thể hiện tính ưu việt của nó hơn hẳn. Do đó, máy điện hiện 
đại đòi hỏi yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cơ cấu nâng hạ, cầu 
trục, cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tảisẽ sử dụng động cơ điện 
một chiều. 
Động cơ điện 1 chiều gồm: 
Động cơ điện một chiều kích từ động lập và kích từ song song. 
Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp. 
Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp 
I.2. Khái niệm về đặc tính cơ 
Đặc tính cơ của động cơ điện là mối quan hệ giữa tốc độ và mômen 
của động cơ: ω = f(M). Phân loại: 
* Ta có đặc tính cơ tự nhiên nếu động cơ vận hành ở chế độ định 
mức (điện áp, tần số, từ thông định mức, và không nối thêm điện trở, 
điện kháng vào động cơ), trên đặc tính cơ tự nhiên ta có điểm làm việc 
định mức có giá trị Mđm, ωđm 
* Ta có đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi các tham số nguồn hoặc 
nối thêm các điện trở, điện kháng vào động cơ (U ≠ Uđm hoặc Rp ≠ 0 
hoặc Φ ≠ Φđm) 
Để đánh giá và so sánh đặc tính cơ ta có khái niệm độ cứng đặc 
tính cơ β đợc tính bằng sai lệch ΔM so với Δω 
 β = ωΔ
ΔM 
- Đặc tính cơ tuyệt đối cứng β = ∞: Khi mômen thay đổi thì tốc độ 
không thay đổi, có ở động cơ điện xoay chiều đồng bộ. 
- Đặc tính cơ cứng β lớn: Khi mômen thay đổi thì tốc độ ít thay 
đổi, có ở động cơ điện một chiều kích từ độc lập. 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
- Đặc tính cơ mềm β nhỏ: Khi mômen thay đổi thì tốc độ thay đổi 
nhiều, có ở động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp. 
H.1.1. Độ cứng đặc tính cơ 
Trong đó: (1): đặc tính cơ tuyệt đối cứng, (2): đặc tính cơ cứng, 
(3): đặc tính cơ mềm. 
Với động cơ điện một chiều, ngoài đặc tính cơ ta còn dùng đặc tính 
cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện: ω = f(I). 
Tốc độ cơ bản của động cơ điện một chiều kích từ độc lập và hỗn 
hợp là tốc độ không tải lí tởng ω0, với động cơ kích từ nối tiếp là ωđm. 
Trị số điện trở cơ bản: R 
 R= 
dm
dm
I
U 
I.3. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều 
Nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không 
đổi khi mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc 
này động cơ gọi là động cơ kích từ song song. 
*Sơ đồ nguyên lí: 
®−êng3 
®−êng2 
®−êng1 
ω
Δω2 
Δω1 
M 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
 Hình 1.2. Động cơ một chiều kích từ Hình 1.3. Động cơ một chiều kích từ 
song song độc lập 
Trong sơ đồ : 
Đ: động cơ 
Rf , Rkt: điện trở phụ phần ứng động cơ, điện trở kích từ 
Uư , Ukt: điện áp phần ứng, điện trở kích từ 
Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện 
phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập với 
nhau, lúc này động cơ gọi là động cơ kích từ độc lập. 
I.3.1. Phương trình đặc tính cơ động cơ điện một chiều kích từ độc 
lập 
Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch kích 
từ và mạch phần ứng được mắc vào hai nguồn điện một chiều độc lập 
với nhau khi đó ta có động cơ kích từ độc lập. 
Đặc tính cơ được biểu thị bằng mối quan hệ giữa tốc độ quay và 
mômen n = f(M). 
Theo sơ đồ H.1.2 va H.1.3, có thể viết phương trình cân bằng điện 
áp như sau: 
U = E + (R +Rf)I ( 1.1) 
Trong đo: +U :điện áp phần ứng, V 
 +E :sức điện động phần ứng, V 
 +R :điện trở phần ứng, Ω 
 +Rf :điện trở trong mạch phần ứng, Ω 
 +I :dòng điện mạch phần ứng, A. 
Mặt khác, sức điện động phần ứng động cơ đợc xác định theo biểu 
thức sau: 
§
CKT Rkt
Uö
Ikt
I
Rf
§
Rf
RktCKT
Ukt
Uö
I
Ikt
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
 E = 
a
pN
Π2  (1.2) 
Trong đó: +p : số đôi cực từ chính 
 +N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng 
 +a: số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần 
ứng 
 +Φ: từ thông kích từ dưới một cực từ, Wb 
 +ω: tốc độ góc, rad/s 
 K= 
a
pN
Π2 :hệ số cấu tạo của động cơ 
(1.1) và (1.2) => KΦω = U –I.(R+ Rf) ta suy ra : 
Phương trình đặc tính cơ điện: ω = f(I) 
 ω = - Iư (1.3) 
Mặt khác, mômen điện từ của động cơ được xác định bởi: 
 Mđt = K.Φ. I. (1.4) 
 => I = ΦK
M dt 
Phương trình đặc tính cơ: ω = f(M) 
 ω = - Mđt (1.5) 
Dạng đồ thị: 
Điện áp phần ứng đợc bù đủ, từ thông Φ = const, thì phương trình 
đặc tính cơ (điện) là tuyến tính. Đồ thị là những đường thẳng. 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
Hình 1.4. Đặc tính cơ của 
động cơ điện một chiều kích từ 
độc lập 
Hình 1.5. Đặc tính cơ điện của 
động cơ điện một chiều kích từ độc 
lập 
Từ đồ thị trên ta thấy : 
Khi Iư = 0 (M = 0) => ω = ω0 ( ω0: tốc độ không tải lý tưởng của 
động cơ ) 
Khi ω0 = 0 => Iư = Inm, 
Và M = KΦInm, 
 Inm, Mnm gọi là dòng điện ngắn mạch và 
mômen ngắn mạch 
Phơng trình đặc tính (1.5) đợc viết ở dạng: 
 ω = ω0 – Δω (1.6) 
 (Δω = Mđt :thông số đánh giá về độ cứng của đặc tính cơ ) 
H.1.6. Độ sụt tốc độ ứng với giá trị của mômen 
 Nhận xét: 
Δω 
M
ω 
ω0 
MMc Mnm
ϖ
ϖ®m
ϖ0 ϖ0
InmIc I
ϖ
ϖ®m
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
 - Khi mômen của phụ tải tăng từ 0 đến Mđm thì tốc độ động cơ 
giảm dần từ ω0 về ωđm 
- Ứng dụng: trong động cơ tàu điện, máy mài 
I.3.2. Phương trình đặc tính cơ động cơ điện một chiều kích từ nối 
tiếp 
Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có kích từ mắc nối tiếp với 
mạch phần ứng 
Sơ đồ nguyên lí động cơ một chiều kích từ nối tiếp được vẽ trên 
H1.7. Vì dòng kích từ cũng là dòng phần ứng nên từ thông của động cơ 
biến đổi theo dòng điện phần ứng. 
Phương trình đặc tính cơ (1.5) được viết ở dạng: 
- Phương trình đặc tính cơ: 
 M'.k.k
U=ω
- Phương trình đặc tính cơ điện: 
 uI'.k.k
U=ω
 Trong đó : k’ : hệ số tỉ lệ 
Sơ đồ nguyên lý: 
Hình 1.7. Động cơ một chiều kích từ nối tiếp 
U
Rf
§
CKT
Ikt
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
Dạng đồ thị : 
 Hình 1.8. Đặc tính cơ Hình 1.9. Đặc tính cơ điện 
 * Nhận xét : 
- Khi Mc = 0 (Ic = 0 ) tốc độ động cơ vô cùng lớn. Do vậy, động 
cơ không thể hoạt động trong tình trạng không tải vì khi đó sẽ gây hại 
cho hệ truyền động của động cơ. 
- Từ thông phụ thuộc vào dòng phần ứng, khi tải tăng không ảnh 
hưởng đến sụt áp của lưới điện. 
- Ứng dụng: Ở máy nâng vận chuyển, máy cán Do động cơ một 
chiều kích từ nối tiếp thích hợp làm việc quá tải và yêu cầu mômen 
lớn. 
II. Ảnh hưởng điện áp phần ứng đối với động cơ điện một 
chiều 
Từ phơng trình đặc tính cơ (1.5) 
 ω = - Mđt (1.5) 
Ta thấy có 3 tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ: từ thông động cơ 
Φ, điện áp phần ứng U và điện trở phần ứng động cơ 
II.1. ảnh hưởng của điện trở phần ứng R 
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf 
vào mạch phần ứng với các cấp điện trở khác nhau. 
Giả thiết: Uư = Uđm = const; Ф = Фđm = const 
 => ω0 = const 
Độ cứng β = var
Mc M
ϖ
ϖ®m
ϖ
ϖ®m
IIc
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
Rf1 < Rf2 < Rf3 < Rf4 
Rf1 = 0: Ứng với đường 
đặc tính cơ tự nhiên. 
 Rf2; Rf3 ; Rf4 : Các cấp 
điện trở ứng với đường đặc 
tính cơ nhân tạo. 
Hình 1.10. Đường đặc tính cơ 
của động cơ điện một chiều 
* Nhận xét: 
 Khi Rf lớn, β càng nhỏ, đặc tính cơ càng dốc nên tốc độ càng 
giảm đồng thời Inm và Mnm cũng giảm. 
 Do vậy, ta sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và 
điều chỉnh tốc độ động cơ dưới tốc độ cơ bản. 
II.2. ảnh hởng của từ thông 
 Фđm < Ф1 < Ф2 
 Giả thiết : 
 Uư = Uđm = const; 
Rư = const 
Muốn thay đổi từ 
thông ta thay đổi dòng 
điện kích từ Ikt động cơ. 
=> ω0 = var 
 Độ cứng β = var 
Hình 1.11. Đường đặc tính cơ của động cơ điện một chiều ở những từ 
thông khác nhau 
 * Nhận xét : 
 Khi giảm từ thông thì ω0 tăng dẫn đến β giảm. Do đó, đường đặc 
tính cơ mềm đi.Vậy khi giảm từ thông Ф thì tốc độ động cơ tăng lên 
 Ta nhận thấy rằng khi thay đổi từ thông: 
ϖ
ϖ0
MM®m
Rf1
Rf2
Rf3
R4
0
MM®m
Φ2
ϖ0
ϖ0
ϖ2
ϖ1
Φ1
Φ®m
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
 Dòng điện ngắn mạch Inm = var 
 Mômen ngắn mạch Mnm = K.Inm .Ф = var. 
II.3. ảnh hưởng của điện áp phần ứng 
Uđm > U1 > U2 > U3 
Giả thiết : 
 Ф = Фđm = const; 
Rư = const 
 => ω0 = var 
 Độ cứng β = const 
Hình 1.12. Đường đặc tính cơ của động cơ điện một chiều ở những điện áp 
trên phần ứng khác nhau 
 * Nhận xét : 
Khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ (giảm điện áp phần 
ứng) ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên. 
Khi tăng điện áp phần ứng, động cơ sẽ dễ bị cháy. 
Khi giảm Uđc < Uđcđm thì Inm, Mnm giảm và tốc độ động cơ cũng 
giảm với một phụ tải nhất định (Mđc =const). 
Công suất Pđ tỷ lệ với tốc độ không tải đ giảm 
Tốc độ không tải giảm: 0 =
dmK
U
Φ , 
  = 2)( ΦK
Ru .M = const 
Do vậy, việc giảm điện áp phần ứng được sử dụng để giảm áp và 
cho ra những tốc độ cơ bản 
III. Các phương pháp điều chỉnh động cơ điện một chiều 
III.1. Phương pháp chỉnh lưu 
III.1.1. Chỉnh lưu bán dẫn 
M®m M
U®m
U1
U2
U3
0
ϖ
ϖ0
ϖ1
ϖ2
ϖ3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
Trong hệ truyền động CL- Đ, bộ biến đổi điện là các mạch chỉnh 
lưu điều khiển có suất điện động Eđ phụ thuộc vào giá trị của pha xung 
điều khiển. Chỉnh lu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần 
ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà 
dùng các sơ đồ chỉnh lu thích hợp. Ta có các sơ đồ chỉnh lưu nh sau: 
+ Số pha: 1 pha, 3 pha . 
+ Sơ đồ nối: hình tia, hình cầu, đối xứng và không đối xứng 
+ Số nhịp: số xung áp đập mạch trong thời gian một chu kì điện áp 
nguồn. 
+ Khoảng điều chỉnh: là vị trí của đặc tính ngoài trên mặt phẳng 
toạ độ [ ]dd IU , . 
+ Chế độ năng lợng: chỉnh lưu, nghịch lưu phụ thuộc 
+ Tính chất dòng tải: liên tục, gián đoạn. 
Chế độ làm việc của chỉnh lưu phụ thuộc vào phương thức điều 
khiển và vào tính chất của tải, trong truyền động điện tải thờng là cuộn 
kích từ (L - R) hoặc là mạch phần ứng động cơ (L -R- E). Để tìm hiểu 
hoạt động của hệ CL-Đ ta phân tích một sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 
pha. 
Ở chế độ dòng liên tục: Khi dòng điện chỉnh lưu id là liên tục thì có 
thể dựng được đồ thị các quá trình dòng điện và điện áp. Suất điện 
động chỉnh lưu là những đoạn hình sin nối tiếp nhau, giá trị trung bình 
của suất điện động chỉnh lưu được tính như sau: Ed = Π2
p
∫
Π+ p
m dU
2
2 .sin.
α
α
θθ = Ed0.cos 
  = e,  =0 – ( p
Π−Π
2
), Ed0 = mUp
p
2..
sin. ΠΠ . 
Trong đó : e:tần số góc của điện áp xoay chiều 
: góc mở van tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên 
0: góc điều khiển tính từ thời điểm SĐĐ xoay chiều bắt đầu d-
ương 
p: số xung áp đập mạch trong một chu kì điện áp xoay chiều. 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
H.1.13. Sơ đồ nối dây và sơ đồ thay thế của chỉnh lưu tia 3 pha 
Phương trình vi phân mô tả mạch thay thế (H.1.21) 
 U2m .sin(+0) =E +R.id +L. dt
did
, 
Với sơ kiện khi  = 0 thì id = I0 có nghiệm sau: 
 id = [RI0+ E –U2m.cos.sin(0- )].e-(-0)cotg - 
 [ E –U2m.cos.sin(-)] 
 Trong đó:  = arctg
R
Le .ω 
H1.14.Đặc tính điều chỉnh và đồ thị thời gian 
Nếu góc dẫn của van là  thì có thể tính được thành phần một 
chiều của dòng điện chỉnh lưu, chính là thành phần sinh mômen quay 
của động cơ: 
§
L
+
-
cba
~ ~ ~
R
L
E
U2a U2b U2c
Ed
tϖ
ϖ
p2π
λ
t 1
i
t
U2aU2cU2b2aU
ttttttt
U
0
0
2 3 4 5 6 7 8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
I= θ
λ
dip d∫Π 02 = ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +Π EUR
p
m 22
sin.
2
sin.
2 02
λλαλ 
Còn giá trị trung bình của dòng điện chỉnh lưu thì được tính bởi 
biểu thức đơn giản hơn 
Id = LR
EEd
0
0 cos.
ω
α
+
− . 
III.1.2.Chỉnh lưu tiristo 
* Xét chế độ dòng liên tục. 
Dòng điện chỉnh lưu Id chính là dòng điện phần ứng động cơ điện. 
Dựa vào sơ đồ thay thế viết được phương trình đặc tính: 
  = I
K
XR
K
E
dm
kt
dm
d .
.cos.0
Φ−Φ
α 
  = ( ) MK
XR
K
E kt
dm
d
2
0 .cos.
Φ−Φ
α . 
Đặc tính cơ có độ cứng  = ( ) kdm XR
K +Φ
2
 , tốc độ không tải phụ 
thuộc vào góc điều khiển . 
0 = 
dm
d
K
E
Φ
αcos.0 (*) 
1 Thay đổi góc điều khiển  từ 0 - , suất điện động chỉnh lưu 
biến thiên từ Ed0 → -Ed0và ta được một họ đặc tính song song nhau 
nằm ở nửa bên phải của mặt phẳng toạ độ, do các van không cho dòng 
điện phần ứng đổi chiều. 
2 Khi tăng góc điều khiển từ 0 đến 
2
Π bộ biến đổi làm việc ở chế 
độ chỉnh lưu, động cơ có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu, động cơ có 
thể làm việc ở chế độ động cơ nếu E còn dương và chế độ hãm ngược 
nếu E đổi chiều. 
3 Khi tăng góc điều khiển từ 
2
Π đến max thì Ed và E đều đổi 
dấu. Nếu sđđ động cơ lớn hơn giá trị trung bình của sđđ của bộ biến 
đổi thì dòng điện phần ứng sẽ chảy theo chiều cũ, động cơ làm việc ở 
chế độ hãm tái sinh, dới tác dụng của sđđ động cơ mà các van tiristo sẽ 
dẫn dòng trong thời gian nủa chu kì âm của điện áp lưới. Góc pha của 
dòng điện xoay chiều lớn hơn 
2
Π , bộ biến đổi làm việc ở chế độ 
nghịch lưu phụ thuộc, biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều, 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
cùng tần số lưới và trả về lưới điện. Dòng điện trung bình của mạch 
phần ứng và phương trình đặc tính tốc độ là: 
 I = 
kXR
EE
d
+
−
,  = I
K
XR
K
E
dm
k
dm
d
Φ
++Φ
βcos.0 
Điều kiện làm việc an toàn của nghịch lưu phụ thuộc là: 
max =  
- min 
Thay giá trị này vào phương trình đặc tính tốc độ và để ý rằng: 
 k
mk
d X
I
E
20 = 
Ta tìm được giá trị tốc độ tối đa cho phép hệ CL-Đ làm việc ở chế 
độ nghịch lưu phụ thuộc:  = I
K
RX
K
E
dm
k
dm
d
Φ
−−Φ
δcos.0 
Khi mômen tải tăng do dòng qua các van lớn, làm góc chuyển 
mạch tăng theo, nên để an toàn cần phải tăng góc thông sớm min , 
điều này làm giảm sđđ bộ biến đổi và do đó làm giảm tốc độ cực đại 
cho phép. 
 H.1.15. Đặc tính cơ của hệ chỉnh lưu CL-Đ 
III.2. Phương pháp xung áp. 
III.2.1. Xung áp mạch đơn. 
Biªn liªn tôc
giíi h¹n ϖmax
5π
6
α =
2
α = π
α = 0
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
Nguyên lí điều chỉnh xung áp (XA - Đ), loại A (bộ băm xung loại 
A).Trong đó điện áp và dòng điện động cơ uđ , iđ chỉ có giá trị dương. 
Khi khoá S thông, ta có uđ =un; i = in . 
Khi khoá S ngắt, in = 0; uđ = 0 và i = id0 
Do tác dụng duy trì dòng của điện cảm L. Các giá trị trung bình của 
điện áp và dòng điện phần ứng Uđ , I va do đó sđđ E của động cơ khi 
đóng và ngắt liên tục khóa S, sẽ được xác định nếu biết luật đóng, ngắt 
khoá và các thông số của mạch. Nếu đóng ngắt khoá S với tấn số 
không đổi thì hoạt động của mạch tương tự như của chỉnh lưu một pha 
nửa chu kì.quá trình dòng điện và điện áp trong chế độ dòng liên tục : 
 -UĐ + UL + UR + E = 0 
L
EUi
L
R
dt
di D −=+ 
1 Tại thời điểm t = 0+, khoá S bắt đầu thông và UĐ = UN , i = Imin, 
nếu coi sđđ E không đổi trong một chu kì đóng ngắt của khoá S thì 
nghiệm của (*) là: 
 i = uu T
t
T
t
N eIe
R
EU −− +⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −− min1 
 0 < t <tđ 
 T = L/R: hằng số thời gian của mạch phần ứng 
2 Tại thời điểm t = tđ khóa S bắt đầu ngắt 
 i = u
d
u
d
T
t
T
t
N eIe
R
EU −− +⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −− min1 = Imax. 
 Lúc này uĐ = 0 do van D0 dẫn nên: 
Tại t’ = 0+, i = Imax và nghiệm là : 
i = uu T
t
T
t
eIe
R
E '
max
'
1
−− +⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −− , tđ <t < T. 
Tại t’ = T - tđ 
Nếu S thông liên tục tđ =T thì dòng điện trong mạch phần ứng sẽ 
không đổi và bằng 
I = Imax = Imin = R
EU N − 
L
Ei
L
R
dt
di −=+
'
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
Nếu thời gian thông của khoá S giảm đến một giá trị tới hạn nào đó 
tđ = tđgh thì dòng điện Imin = 0 và hệ thống sẽ làm việc ở trạng thái biên 
giới chuyển từ chế độ dòng điện liên tục sang gián đoạn. 
III.2.2. Xung áp đảo chiều loại kép: 
Với bộ biến đổi công suất trung bình ta dùng khoá điện tử là các 
bóng dẫn lưỡng cực IGBT. Khi dùng van điều khiển IGBT có khả năng 
điều chỉnh điện áp và đảo chiều dòng điện phụ tải. Trong các hệ truyền 
động tự động thường có yêu cầu đảo chiều động cơ, do đó bộ biến đổi 
xung áp dùng để cấp nguồn cho các động cơ một chiều kích từ độc lập 
cần đảo chiều quay, hoặc trong các cơ cấu nâng hạ băm xung để thay 
đổi tốc độ. 
Các van IGBT T1 dến T4 để khóa không tiếp điểm. Các điôt đệm D0 
đến D4 để trả năng lượng phản kháng về nguồn và thực hiện hãm tái 
sinh. 
* Bộ biến đổi có 3 trạng thái làm việc: 
Trạng thái 1: E .  > ED 
Động cơ làm việc ở góc phần t thứ nhất. Năng lượng cấp cho động 
cơ được lấy từ nguồn thông qua van T1, T3 dẫn trong khoảng thời gian 
từ 0 đến t1. Trong khoảng thời gian t1 đến T, năng lượng tích lũy trong 
điện cảm sẽ duy trì cho dòng điện đi theo chiều cũ và khép mạch qua 
T3, D4. Dòng điện(H.) là đường nét liền. 
Trạng thái 2: E .  > ED 
Động cơ làm việc ở góc phần t thứ 2 (hãm). Trong khoảng thời 
gian từ 0 đến t1, động cơ sẽ trả năng lượng về nguồn thông qua D1 và 
D3 ( ID1= ID3=It, It -đường nét đứt (H.)). Trong khoảng thời gian t1 đến 
T, dòng tải khép mạch qua T4, D3 (I D3 = IT4 = I t). Dòng tải có dạng 
(H.) 
Trạng thái 3: E .  = ED 
/Trong khoảng thời gian 0 đến t0: E .  < ED động cơ hãm trả năng 
lượng về nguồn qua D1 và D3 (iD1 = iD3 = it) 
/Trong khoảng thời gian t0 đến t1 E .  > ED động cơ chuyển sang 
làm việc ở chế độ động cơ. Năng lượng từ nguồn qua T1 và T3 được cấp 
cho động cơ (iT1 = iT3 = it) 
/Trong khoảng thời gian t1 đến t2: T1 bị khoá, T4 mở: năng lượng 
tích luỹ trong điện cảm L sẽ cấp cho động cơ và duy trì dòng điện qua 
D3 và D4 (iD3 = iD4 = it) 
/Trong khoảng t2 đến T: khi năng lượng dự trữ trong điện cảm hết, 
sđđ của động cơ sẽ đảo chiều dòng điện và dòng tải sẽ khép mạch qua 
T4 và D2 (iT4 = iD2 = it). Quá trình này tạo ra tích luỹ năng lượng trong 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
điện cảm và khi T4 bị khoá thì UAB > E và quá trình lặp lại như ban 
đầu. 
Mặc dù dòng tải đổi chiều, nhưng có sự tham gia của T4 và D4 vào 
quá trình làm việc nên trong khoảng thời gian t1 đến T, điện áp tải (UAB 
luôn = 0). Do đó, dòng điện áp trên tải sẽ không bị biến dạng và thành 
phần sóng điều hoà bậc cao trong điện áp phụ tải sẽ là nhỏ nhất. 
* Đặc tính cơ: là các đường thẳng song song nhau ở cả 4 góc phần t 
của mặt phẳng [, M]. 
 H.1.16. Đặc tính cơ của bộ biến H1.17. bộ biến đổi đảo chiều. 
 đổi xung áp xoay chiều 
M
ω 
T1 T2 
T4 T3 
D2
D3
D1
D4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG MỘT CHIỀU 
H1.18. Biểu đồ xung trong các bộ biến đổi đảo chiều. 
t 
t 
t 
t 
t 
t 
t 
 U1 
Ut 
U3 
 U2 
 U4