Câu hỏi tổng hợp hệ cơ

1, Anh Chị hãy nêu khái niệm về hệ điện cơ và phân loại hệ điện cơ Trả lời Hệ điện cơ là các hệ thống dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng và khống chế tự động cơ năng đó Phần cơ bản

1, Anh Chị nêu khái niệm hệ điện phân loại hệ điện Trả lời: Hệ điện hệ thống dùng để biến đổi điện thành khống chế tự động Phần hệ điện hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện (ĐCTĐTĐĐ) Trong :  M động điện dùng để truyền động cho máy sản xuất MX  BĐ thiết bị biến đổi điện năng, toàn thiết bị gọi phần lực  Các thiết bị đo lường ĐL  Bộ điều chỉnh R gọi phần điều khiển  Tín hiệu đầu vào hệ thống THĐ để điều khiển hệ thống gọi tín hiệu đặt (chủ đạo)  NL tín hiệu nhiễu (nhiễu loạn) tác động lên hệ Phân loại: Phân loại theo động truyền động: - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động chiều - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động xoay chiều không đồng - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động xoay chiều đồng - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động bước … Phân loại theo điều chỉnh tín hiệu vào điều chỉnh: - Hệ ĐCTĐTĐĐ có điều chỉnh tương tự (analog) - Hệ ĐCTĐTĐĐ có điều chỉnh số (digital) - Hệ ĐCTĐTĐĐ có điều chỉnh lai tương tự-số (analog- digital) Phân loại theo cấu trúc thuật toán điều khiển: - Hệ ĐCTĐTĐĐ điều khiển thích nghi - Hệ ĐCTĐTĐĐ điều khiển mờ … Phân loại theo nhiệm vụ chung: - Hệ ĐCTĐTĐĐ trì đại lượng điều chỉnh (đại lượng ra) theo lượng đặt trước khơng đổi Ví dụ: Hệ trì tốc độ, … - Hệ ĐCTĐTĐĐ tùy động (hệ bám), hệ điều khiển vị trí yêu cầu điều khiển tự động lượng theo lượng đặt biến thiên tùy ý Các hệ thường gặp các hệ truyền động quay anten, đa, cấu ăn dao máy cắt gọn kim loại, … - Hệ ĐCTĐTĐĐ điều khiển chương trình, thực chất hệ điều khiển vị trí đại lượng điều chỉnh điều khiển tự động tuân theo lượng đặt biến thiên theo chương trình định trước Đại lượng điều chỉnh hệ thống thường quỹ đạo chuyển động phức tạp không gian, cấu trúc thường nhiều trục Chương trình điều khiển mã hóa ghi vào bìa, băng từ, đĩa từ, … Chúng ta thường gặp hệ điều khiển chương trình trung tâm gia cơng cắt gọt kim loại, dây chuyền sản xuất có robot Hệ điều khiển chương trình có cấu trúc phức tạp thường thiết kế dạng điều khiển số (NC - Numeric Control) điều khiển số có sử dụng máy tính (CNC Computer Numeric Control) 2, Trình bày biến đổi máy điện hệ thống máy phát động (Hệ F-Đ) Trả lời: Động điện xoay chiều ĐK (động không đồng động đồng bộ) cung cấp từ hệ thống điện áp xoay chiều ba pha mạng điện công nghiệp, ĐK quay kéo máy phát điện chiều F thực trình biến đổi lượng điện xoay chiều thành chiều, điện áp chiều đầu máy phát dùng để cấp cho động điện chiều phải điều chỉnh tốc độ Đ Điều chỉnh dịng kích từ iKF máy phát F thay đổi điện áp đầu U, từ điều chỉnh tốc độ quay n động Đ Hệ thống điều chỉnh tốc độ gọi tắt hệ thống F-Đ, giới thường gọi hệ thống Ward - Leonard Để cung cấp kích từ cho máy điện chiều động điện, thường phải bố trí riêng máy kích từ FK, lắp đồng trục với tổ máy xoay chiều dùng riêng động điện xoay chiều khác để dẫn động Khi yêu cầu không cao chất lượng điều khiển tốc độ hệ thống, i KF cấp điện trực tiếp nguồn điện kích từ, có u cầu cao chất lượng điều tốc mạch vòng kín thường phải sử dụng khuếch tiến hành điều khiển Bộ khuếch đại hệ thống F-Đ thường dùng khuếch đại điện (như máy điện khuếch đại từ trường ngang) khuếch đại từ; cần nâng cao hệ số khuếch đại, bố trí thêm khuếch đại điện tử làm tiền khuếch đại Nếu thay đổi chiều iKF cực tính U máy phát chiều quay n động thay đổi theo, việc đảo chiều quay động hệ thống F-Đ dễ thực Hình 2.2 biểu diễn họ đường đặc tính hệ F-Đ chế độ làm việc có đảo chiều quay động Từ hình vẽ thấy rằng, hệ thống F-Đ hệ thống cho phép động làm việc góc toạ độ Hệ thống điều khiển tốc độ chiều sử dụng BBĐ máy điện (hệ F-Đ) phổ biến thập kỷ 50, đến nơi chưa đổi trang thiết bị dùng loại Do hệ thống sử dùng BBĐ gồm thiết bị quay, phải bao gồm hai máy điện quay tương đương dung lượng với động cần điều khiển tốc độ, cịn phải dùng máy phát kích từ, thiết bị nhiều, kích thước lớn, chi phí cao, hiệu suất thấp, phải có móng vững chắc, vận hành nhiều tiếng ồn, tu bảo dưỡng phức tạp Để khắc phục nhược điểm trên, thập kỷ 50, với chỉnh lưu thuỷ ngân (khi công suất lớn) bóng tiristor (khi cơng suất nhỏ) cho đời thiết bị biến điện tĩnh thay cho hệ thống BBĐ kiểu quay, hình thành gọi hệ thống truyền động ion Đến thập kỷ 60, lại nhường chỗ cho chỉnh lưu tiristor vừa rẻ tiền vừa có độ tin cậy cao 3, So sánh ưu nhược điểm hệ thống đảo chiều điều khiển độc lập hệ thống đảo chiều điều khiển đảo chiều phối hợp 4, Hãy vẽ sơ đồ hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động chiều máy phát động hệ Tiristorr – Động So sánh ưu nhược điểm hệ So sánh: Ưu Hệ F-Đ Hệ T-Đ  Hệ thống F-Đ hệ thống Độ tin cao , giá thành cho phép động làm việc góc toạ độ rẻ, vận hành it tiếng ồn, độ tin cậy cao  Có thể thực điều chỉnh vơ cấp (khơng có bước nhảy) cơng suất phận điều chỉnh Nhược thường nhỏ  Sử dụng phải bao  Khơng cho phép dịng gồm hai máy điện quay điện chạy ngược chiều tương đương dung lượng nên việc đảo chiều dòng với động cần điều khiển tốc độ, ngồi gặp khó khan  Các hệ thống truyền động phải dùng máy T-Đ xây dựng từ sơ đồ phát kích từ, thiết chỉnh lưu bán điều khiển bị nhiều, kích thước lớn, cho phép vận hành chi phí cao, hiệu suất góc phần tư thấp, phải có móng hệ toạ độ, hệ thống vững chắc, vận hành truyền động T-Đ xây nhiều tiếng ồn, tu dựng từ sơ đồ chỉnh lưu bảo dưỡng phức tạp điều khiển hồn tồn phần làm việc chế độ nghịch lưu, cho phép động làm việc trạng thái hãm đảo chiều quay, cho phép làm việc góc phần tư hệ toạ độ Khi cần phải làm việc góc phần tư hệ toạ độ (hình 2.4c), bắt buộc phải sử dụng BBĐ có đảo dịng dùng hai sơ đồ chỉnh lưu loại điều khiển hoàn toàn mắc kiểu song song ngược đấu chéo  Các tiristor nhạy cảm với trị số định mức đại lượng điện áp, dòng điện, tốc độ biến thiên điện áp du/dt dòng điện di/dt  Mô men đập mạch gây bất lợi cho máy sản xuất  Các sóng hài bậc cao dịng điện lưới ảnh hưởng đến dạng điện áp lưới, gây nhiễu cho thiết bị khác đồng thời làm cho động phát nhiệt nhiều 5, Trình bày cấu trúc hệ thống điều chỉnh tốc đọ mạch vòng tốc độ quay dòng điện Trả lời: R - Bộ điều chỉnh tốc độ quay RI - Bộ điều chỉnh dòng điện FT - Máy phát tốc; FX - Mạch phát xung điều khiển tiristor BĐ CBD - Cảm biến dòng điện, ucđ - Điện áp chủ đạo (điện áp đặt tốc độ) un (un=n) - Điện áp phản hồi tốc độ, ui* - Điện áp đặt dòng điện ui (ui=I) - Điện áp phản hồi âm dòng điện Khâu điều chỉnh dòng điện nằm trong, gọi mạch vòng trong, khâu điều chỉnh tốc độ quay bên ngồi, gọi mạch vịng ngồi Như hình thành hệ thống điều tốc hai mạch vòng tốc độ quay dòng điện Để đạt chất lượng tĩnh động cao, hai điều chỉnh hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng thường dùng điều chỉnh PI 6, Các ưu nhược điểm hệ thống xung điện áp – động chiều PWM Tại phải sử dụng hệ điều tốc nhiều mạch vòng 7, Các phương pháp điều khiển biến đổi chiều – chiều thường sử dụng Gồm phương pháp: sử đụng biến đổi PWM đảo chiều vào không đảo chiều BBĐ PWM không đảo chiều: Sơ đồ nguyên lý mạch lực (mạch điện chính) biến đổi PWM không đảo chiều đơn giản Dễ dàng thấy rằng, thực tế BBĐ chiều - chiều (xung điện áp) khác dùng transitor Tr thay cho tiristor, tần số đóng cắt đạt tới 10 kHz, lớn nhiều so với sơ đồ dùng tiristor thông thường Điện áp nguồn Ud thường lấy từ đầu sơ đồ chỉnh lưu khơng điều khiển ốt, tụ C0 có điện dung lớn để lọc thành phần xoay chiều, điôt D ốt ngược dùng để trì dịng điện tải (động cơ) Tr khóa, lúc điện cảm tổng mạch rotor động giải phóng lượng mà tích lũy giai đoạn Tr mở Trong sơ đồ hình bên trái dịng điện động đảo chiều, tức động khơng thể chuyển sang trạng thái hãm Để chuyển động sang trạng thái hãm, người ta sử dụng sơ đồ hình bên phải Trong sơ đồ hình trên, ngồi transitor Tr1 cịn có thêm transitor Tr2, thay cho ốt D0 mắc song song với động sử dụng ốt D1 D2 mắc song song ngược với mạch phát-góp hai transitor Tr1 Tr2 Trên hình sử dụng đường nét đứt định chiều biểu diễn chiều dòng động cơ: khép qua Tr đường 1, qua D2 đường 2, qua Tr2 đường 3, qua D1 đường Với sơ đồ động làm việc góc phần tư thứ (chế độ động cơ) góc phần tư thứ hai (chế độ hãm tái sinh hãm động năng) BBĐ PWM có đảo chiều: Kiểu diot Trên hình biểu diễn sơ đồ nguyên lý hệ truyền động đảo chiều dùng biến đổi PWM đảo chiều dạng H kiểu điơt Bốn transitor chia thành hai nhóm Tr 1, Tr2 Tr3, Tr4 Hai transitor Tr1 Tr2 làm việc đồng thời, điện áp khống chế cực gốc chúng uB1 = uB2; hai transitor Tr3 Tr4 làm việc đồng thời, điện áp khống chế cực gốc chúng uB3 = uB4 BBĐ PWM có đảo chiều: Kiểu cực Để khắc phục khuyết điểm biến đổi kiểu điôt, hệ thống có yêu cầu chất lượng động tĩnh tương đối thấp, dùng biến đổi PWM kiểu cực Sơ đồ mạch điện gống kiểu điơt, khác chỗ tín hiệu xung điều khiển cực gốc transitor Trong biến đổi kiểu cực, xung điều khiển cực gốc hai transitor phía trái u B1 = - uB4, có đồ thị xung cực tính thay ngược kiểu điôt, làm cho Tr Tr4 thay mở; cịn tín hiệu điều khiển cực gốc hai transitor phía phải Tr Tr2 khác, chuyển thành tín hiệu chiều khác tuỳ thuộc yêu cầu chiều quay động Lúc động quay thuận, điện áp uB3 ln âm, cịn uB2 ln dương, Tr khố lại, cịn Tr2 ln mở Khi cần động quay theo chiều ngược cho u B3 ln dương, cịn uB2 ln âm, nên Tr3 ln mở, cịn Tr2 khố lại Sự thay đổi tín hiệu điều khiển rõ ràng làm cho tình trạng mở khóa transitor giai đoạn đường dịng điện mạch có thay đổi so với biến đổi kiểu ốt Tình trạng mở khóa transitor, dạng điện áp mạch rotor chiều dòng điện tải lớn khơng thay đổi Lúc non tải, dịng điện chu kỳ đổi chiều đảm bảo tính liên tục dịng động BBĐ PWM có đảo chiều: Kiểu cực bị hạn chế Câu 8: Nêu cac phương pháp điều chỉnh tốc độ động xoay chiều không đồng bọ pha? Phân loại phương pháp điều tốc theo góc độ chuyển đổi lượng (1) Điều tốc giảm điện áp; (2) Điều tốc sử dụng ly hợp trượt điện từ; (3) Điều tốc điện trở nối tiếp mạch rotor động dây quấn động không đồng bộ; (4) Điều tốc nối cấp động không đồng rotor dây quấn; (5) Điều tốc thay đổi số đôi cực; (6) Điều tốc phương pháp thay đổi tần số nguồn (điều tốc biến tần); Phân loại phương pháp điều tốc theo góc độ chuyển đổi lượng: 1) Hệ thống điều tốc tiêu hao cơng suất trượt - tồn cơng suất trượt chuyển thành nhiệt tiêu hao Ba phương pháp điều tốc (1), (2), (3) kể thuộc loại Hiệu suất hệ thống điều tốc loại thấp chấp nhận tổn thất công suất để đổi lấy việc giảm tốc độ quay (lúc mômen phụ tải không đổi), tốc độ xuống thấp hiệu suất giảm, cấu trúc hệ thống đơn giản nhất, dùng số trường hợp 2) Hệ thống điều tốc kiểu tái sinh - phận công suất trượt bị tiêu hao đi, phần lớn cịn lại nhờ có thiết bị chuyển đổi trả mạng điện chuyển hoá thành để dùng vào việc có ích khác, lúc tốc độ quay thấp công suất thu hồi nhiều, phương pháp điều tốc thứ (4) kể thuộc loại Hiệu suất hệ thống điều tốc loại rõ ràng cao loại thứ (1) phải thêm thiết bị biến đổi phải tiêu hao phần cơng suất 3) Hệ thống điều tốc công suất trượt không thay đổi - hệ thống không tránh khỏi tiêu hao công suất dây quấn rotor, tiêu hao công suất trượt không phụ thuộc vào tốc độ cao hay thấp, hiệu suất cao Phương pháp điều tốc thứ (5) thứ (6) kể thuộc loại này, phương pháp thay đổi số đơi cực là phương pháp điều chỉnh có cấp, dùng Chỉ có điều tốc biến tần ứng dụng rộng rãi nhất, cho phép xây dựng hệ thống điều tốc xoay chiều có chất lượng cao, thay cho hệ điều tốc động chiều phát triển mạnh 9, Trình bày sơ đồ nguyên lý đặc tính tĩnh hệ thống điều chỉnh tốc độ động xoay chiều không đồng pha phương pháp điều chỉnh điện áp cáo cho mạch stator có phản hồi âm tốc độ điều chỉnh khâu PI R điều chỉnh thường điều chỉnh sử dụng PI FX khối phát xung FT máy phát tốc BĐXC biến đối xoay chiều chỉnh lưu ĐK động xoay chiều không động udk điện áp điều khiển Un điện áp đầu vào Đường đặc tính tĩnh hình b đặc tính hệ thống điều tốc mạch vịng kín ứng với hình nguyên lý Nếu mô men phụ tải M c, điểm làm việc điểm A, phụ tải tăng lên dẫn tới tốc độ giảm xuống, tác dụng điều khiển phản hồi nâng cao điện áp mạch stator, động chuyển đến điểm làm việc A' đường đặc tính ứng với giá trị điện áp stator Cũng lý luận thế, phụ tải giảm xuống, tìm điểm làm việc A'' với điện áp thấp stator Theo quy luật điều khiển phản hồi, nối điểm A, A', A'' đường đặc tính tĩnh hệ thống mạch vịng kín Dù cho đường đặc tính mạch vịng hở động khơng đồng khác biệt nhiều so với đặc tính mạch vịng hở động chiều, đặc tính hệ thống mạch vịng kín có đoạn giống Mặc dù đặc tính động mơmen không đồng xoay chiều mềm, đặc tính tĩnh hệ thống mạch vịng kín định hệ số khuếch đại hệ thống lại có độ cứng lớn Nếu sử dụng * điều chỉnh PI, đạt vơ sai tĩnh Thay đổi tín hiệu cho trước u n (ucđ) đường đặc tính tĩnh di trượt lên xuống thực mục đích điều tốc 10, Hãy trình bày sơ đồ cấu hệ trạng thái ổn định đặc tính tĩnh hệ mạch vịng Đường đặc tính tĩnh hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng dòng điện phụ tải nhỏ Idmax đặc tính khơng có sai lệch tĩnh tốc độ quay, lúc đó, phản hồi âm tốc độ tác động chủ yếu n Khi dòng điện phụ tải đạt tới trị số Idmax, n0 A điều chỉnh tốc độ quay bão hồ, điều chỉnh dịng điện tác động chủ yếu, hệ thống lúc khơng có sai lệch tĩnh dịng điện, hệ thống tự động hạn chế dịng điện khơng q mức cho phép Đó hiệu việc sử dụng hai điều chỉnh tạo thành hai mạch vịng kín Idm Id Iđ m tĩnh hệax Hình 3.5: Đặc tính thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vịng ngồi riêng rẽ Đường đặc tính tĩnh rõ ràng tốt so với đường đặc tính hệ thống mạch vịng đơn có phản hồi âm dịng điện có ngắt Nhưng thực tế hệ số khuếch đại mạch vòng hở khuếch đại thuật tốn khơng phải vơ lớn, đặc biệt để tránh tượng trôi điểm thường dùng "bộ điều chỉnh PI chuẩn” đó, hai đoạn đường đặc tính tĩnh thực tế có sai lệch tĩnh nhỏ, biểu diễn nét đứt hình ... Ví dụ: Hệ trì tốc độ, … - Hệ ĐCTĐTĐĐ tùy động (hệ bám), hệ điều khiển vị trí yêu cầu điều khiển tự động lượng theo lượng đặt biến thiên tùy ý Các hệ thường gặp các hệ truyền động quay anten,... đặc tính hệ F-Đ chế độ làm việc có đảo chiều quay động Từ hình vẽ thấy rằng, hệ thống F-Đ hệ thống cho phép động làm việc góc toạ độ Hệ thống điều khiển tốc độ chiều sử dụng BBĐ máy điện (hệ F-Đ)... sánh ưu nhược điểm hệ thống đảo chiều điều khiển độc lập hệ thống đảo chiều điều khiển đảo chiều phối hợp 4, Hãy vẽ sơ đồ hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động chiều máy phát động hệ Tiristorr –