Đang tải... (xem toàn văn)
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 của hệ điện cơ là hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện (ĐCTĐTĐĐ) Trong đó M là động cơ điện dùng để truyền động cho máy sản xuất MX BĐ là thiết bị biến đổi điện năng, toàn bộ các thiết bị trên được gọi là phần lực
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 Đã 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, ngồi 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 cơng suất lớn) bóng tiristor (khi công 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 Trả lời: Ưu Nhược Độc lập Phối hợp • Ln có sơ đồ • Hệ thống đảo chiều chỉnh lưu làm việc nên điều khiển phối hợp không xuất dịng phi tuyến có ưu điểm cân bằng, nhờ dịng cân sinh khơng cần dùng chênh lệch phần tử hạn chế thành phần xoay giảm tổn thất công chiều điện áp hai sơ suất đồ chỉnh lưu nhỏ đến giới hạn loại bỏ dịng cân • độ tác động nhanh cao hệ thống áp dụng phương pháp điều khiển độc lập • Có thể làm việc tất chế độ hoạt động • Do xuất khoảng • Khó khăn chọn giá thời gian dịng điện trị tín hiệu điều khiển khơng giai • Với m giá trị tín hiệu đoạn đảo chiều dịng điều khiển, có nên làm xấu chất nhiều giá trị điện áp lượng trình chiều đặt vào độ phần ứng động • Hệ thống đổi khác nhau, phụ thuộc chiều dòng điều vào quan hệ điện chỉnh giảm tốc áp hai sơ đồ đảo chiều xuất chỉnh lưu sức điện xung dòng điện động động lớn, thường xuất giai đoạn chờ tín hiệu đổi chiều dịng LG cho phép động mạch phát xung làm việc, giá trị phản hồi dòng điện ui coi khơng, tín hiệu đặt dịng điện có giá trị lớn có tác dụng định, nên mạch phát xung sơ đồ chỉnh lưu cần đưa vào làm việc bắt đầu thực phát xung góc điều khiển sơ đồ chỉnh lưu nhỏ sơ đồ làm việc chế độ chỉnh lưu động hãm ngược với dòng điện tăng lên lớn 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 Nhược Hệ F-Đ Hệ thống F-Đ hệ thống cho phép động làm việc góc toạ độ Dễ dàng đảo chiều quay động Sử dụng phải bao gồm hai máy điện quay tương đương dung lượng với động cần điều khiển tốc độ, ngồi cịn phải dùng máy phát kích từ, thiết bị nhiều, kích thước lớn, chi phí cao, hiệu suất thấp, phải có móng Hệ T-Đ Độ tin cao , giá thành 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 thường nhỏ Không cho phép dòng điện chạy ngược chiều nên việc đảo chiều dòng gặp khó khan Các hệ thống truyền động T-Đ xây dựng từ sơ đồ chỉnh lưu bán điều khiển cho phép vận hành góc phần tư hệ toạ độ, hệ thống vững chắc, vận hành nhiều tiếng ồn, tu bảo dưỡng phức tạp truyền động T-Đ xây dựng từ sơ đồ chỉnh lưu 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 dòng 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 dịng điện di/dt Mơ men đập mạch gây bất lợi cho máy sản xuất Các sóng hài bậc cao dòng 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: Rω - 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=γn) - Điện áp phản hồi tốc độ, u*i - Điện áp đặt dòng điện ui (ui=βI) - 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 ngoài, 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 vịng Ưu: (1) Mạch lực (mạch điện chính) đơn giản, sử dụng dụng cụ cơng suất; (2) Tần số đóng cắt cao, dễ trì dịng điện liên tục, sóng hài ít, tổn hao phát nhiệt động nhỏ; (3) Có khả làm việc tốc độ thấp, độ xác cao, cho phạm vi điều tốc rộng; (4) Độ tác động nhanh cao, khả chống nhiễu trạng thái động tốt; (5) Tổn hao linh kiện mạch lực nhỏ nên hiệu suất thiết bị cao; (6) Để cấp nguồn cho BBĐ sử dụng sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha khơng điều khiển nên có hệ số cơng suất cao Nhược: Vì: hệ thống điều chỉnh tốc độ vịng kín đơn dùng phản hồi âm tốc độ điều chỉnh PI đảm bảo hệ thống trạng thái ổn định khơng có sai lệch Đối với hệ thống có u cầu chất lượng động cao, ví dụ yêu cầu khởi động, hãm giảm tốc nhanh, sai lệch tốc độ chế độ động động nhỏ, hệ thống mạch vịng khó thoả mãn u cầu Điều chủ yếu hệ thống mạch vòng khơng thể hồn tồn khống chế dịng điện mơ men trình động theo yêu cầu 7, Các phương pháp điều khiển biến đổi chiều – chiều thường sử dụng Từ biểu thức cho thấy: Muốn điều chỉnh giá trị trung bình điện áp tải thực việc điều chỉnh giá trị tđ, điều chỉnh Tck, điều chỉnh đồng thời tđ Tck Phụ thuộc vào đại lượng điều chỉnh, có ba phương pháp điều khiển sau: • Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung hay gọi điều chế độ rộng xung viết tắt từ tiếng Anh PWM (Pulse Width Modulation): Giữ nguyên thời gian chu kỳ đóng cắt Tck = tđ + tc điều chỉnh thời gian đóng tđ, tức điều chỉnh độ rộng xung γ BBĐ áp dụng phương pháp điều khiển • thường gọi BBĐ PWM Phương pháp điều chỉnh tần số xung hay gọi điều chế tần số xung viết tắt từ tiếng Anh PFM (Pulse Frequency Modulation): Giữ nguyên thời gian đóng tđ, điều chỉnh thời gian chu kỳ Tck, tức điều chỉnh tần số • đóng cắt f Điều khiển kiểu hai điểm: Đây phương điều khiển giữ cho dòng tải dạo động giới hạn xác định tùy vào chế độ làm việc cụ thể Khi dòng điện phụ tải nhỏ giá trị giới hạn điều khiển đóng K, dẫn đến dịng điện tải tăng dòng điện tải đạt tăng đạt tới giá trị giới hạn đó, thực cắt K, dòng tải giảm, dòng tải giảm xuống giá trị giá trị giới hạn lại điều khiển đóng lại K, … Thời gian đóng, thời gian cắt tần số đóng cắt K thay đổi theo giá trị dịng tải đặc tính tải 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 công 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 đôi 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 Rω 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 ngun lý Nếu mơ 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 không 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 mômen 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 Hê thống có hai trạng thái: bão hồ (đầu đạt tới giá trị biên), khơng bão hồ (đầu không đạt tới giá trị biên) Lúc điều chỉnh bão hoà, đầu số, biến đổi lượng đầu vào không ảnh hưởng tới đầu ra, trừ tín hiệu đầu vào biến đổi ngược chiều làm cho điều chỉnh bão hồ, nói cách khác, điều chỉnh bão hoà tạm thời bị tách khỏi mối liên hệ đầu vào đầu ra, tương đương với việc làm cho khâu điều chỉnh tách thành vịng hở Lúc điều chỉnh khơng bão hoà PI làm cho chênh áp đầu vào ∆uv trạng thái ổn định không (∆uv =0) Trên thực tế, làm việc bình thường, điều chỉnh dịng điện khơng đạt tới trạng thái bão hồ Vì vậy, đường đặc tính mà nói, có hai vùng ứng với hai trường hợp điều chỉnh tốc độ quay bão hoà khơng bão hồ ... biến dòng điện, ucđ - Điện áp chủ đạo (điện áp đặt tốc độ) un (un=γn) - Điện áp phản hồi tốc độ, u*i - Điện áp đặt dòng điện ui (ui=βI) - Điện áp phản hồi âm dòng điện Khâu điều chỉnh dòng điện nằm... với dòng điện tăng lên lớn 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 Nhược Hệ F-Đ Hệ thống F-Đ hệ thống... 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