Tự động hóa và điều khiển thiết bị điện

TRÂN vÂN TH!NH (Chü biên) HA XI.JÂN HOÀ - NGUYÉN vb THANH TUADONGIHOA2 DIEU KHIÉN NHÀ XUÂT BÀN VIÊT NAM TRAN VAN THINH (Chû biên) HX XUÂN HOÀ - NGUYÉNvÜ THANH Cl 14 TV dong hoâ diêu khidn THIÉT BI DIÊN (Tüi bdn lân tht hai) 14 02148 NHÀ XUÂT BAN GIAO Duc NAM na Trong công nghiëp dân sinh, câc thi6t bi diên duqc st dung rong râi Câc thiê't bi vê diêu khidn diènxâ't da dmg, suiphong phü vê chùng loai cüng dông nghïa v6i da Trong Ylhüng nàm gàn dây, yêu eàu vê nâng cao 'chât lüqng san phdm châ'tlüQng cuQc s6ng d4t ngày cao Dd dâp (ing câc yêu càu d6 câc thi6t bi diên dơng mot vai trị ding kd Viêc hồn thiën cơng nghë, hâng cao châ't lüÇng câc mach diêu khidn nhàm nâng cao chdt lüQngcâc thiê't bi diën Cànthi6t Céc ti6n bê khoa•hqc ky thim ngày nay, nhâ't câc ti6n bê linh vuc diên tû t14dQnghoi c6 ành hüòng manh më t6i phât tridn cûa câc ngành ky thuat khâc Su dịi cùa câc bê bi6n ddi diën tù cơng suõ't vdi kfch thỹ6c gỗn nhe, tõc dQngnhanh, dộ dng diêu khidn ghép nô v6icâc vi mây tfnh cuQccâch mang 16ntrong diêu khidn câc thi6t bi diên Cic thi6t bi dien ngày nay, câc phàn truyên th6ng câc thi6t bi diên tù, c6 thêm câc phàn diêu khidn câc thi6t bi diên tt Phàn 16ncâc mach diêu khidn hiên dùng ky thuat s6 v6i chüdng trình phàn mêm linh hoat, dùng vi xü 19dé dàng thay ddi cà'u trüc mach diêu khidn, dùng câc IC diêu khidn chuyên dùng Ûng dung manh më câc ti6n bê vào diêu khidn câc thi6t bi dien dịi nhüng hiêu bi6t tâ't y6u bièt dû v6i câc ky Sü thi6t bi diën —diën tt này, vê câc linh VIXc Dd kip thòi dâp ang nhüng ti6n bê cûa ky thuat, bê môn Thiét bi dièn —Dièn tû khoa Diën trüòng Dai hQCBâch khoa Hà NQidâ biên som giâo trình "TVdêng hod diêu khiên thiêt bi diên", dây giâo trình bd sung cho câc giâo trình "Mdydiên", "Khi cv dien", "Trun dơng diên", "Dièn tt cơng sudt" Giâo trình câc tâc giâ thuQcph6m diêu khidn cüa bô môn Thiét bi diën —Diën tt to chüc biên soan Giâo trình gơm chüdng : Chddng : Nhüng khâi cd bân Chucng2 :Câc phàn tt th6ng tl$dêng diêu khidn thi6t bi dièn Chddng • Mêt s6 th6ng diêu khidn c6 ti6p didm Chddng : Diêu khidn bàng mach không ti6p didm tâc dQngliên tvc Chüdng : Diêu khien dêng co diën theo nguyên Chüdng ' dn dinh ngu6n cdp Chüdng : Diêu khidn s6 thi6t bi diën Cu6n sach duqc dùng làm tài liêu hQCtap cho cho Sinh viên cao hQCngành Thiét bi diën —Dièn tt, cüng cé thé làm tài lieu tham khào cho nhüng ky Sü câc cân bQky thuat nghiôn cdu thi6t kô', lăp dăt, sta chda, vân hănh câc thië't bi diën Hy vęng cnsâch gióp cho bąn dec tim duęc Idi giâi cân thiô"t lăm vięc vói câc thiơ't bi dięn đuęc diƠu' khidn tu dƠng Câc tâc giâ băy tƠ lƠng biơ't dn dơỵ vĨicâc thây, Cơgiâo bƠmơn Thiơ't bi dięn —ĐiƠn td, khoa ĐiÔn,tručng Đąi hec Bâch Khoa Hâ NÔidă khich le, dÔng viôn câc tâc giâ quâ trinh biôn soąn cu6n sâch năy Do văn dÔduęc dÔcâp gińo trinh khâ rƠng, nơn khơng trânh khƠi nhdng khičm khu't Câc tâc giâ chân thănh câm dn vă trân tręng câc kiơ"ndóng góp cda bąn dęc dg cn sâch dușc hoăn thiƠn hon lân tâi bân sau, Męi kión dóng góp Xin gti vƠ:BƠ mơn Thiơ"tbi dięn —Đięn tđi, khoa ĐiƠn, trUČng Đąi hęc Bâch khoa Hă NƠihoăc Cơng ty cd phân sâch Đąi hQC—Dąy nghƠ,25 Hăn Thun, Hă NƠi Hâ NƠi, ngây 23 thĨng nčm 2008 CĂC TĂC GI MUCluc CHUONG NHÜNG KHA NIÈM CO BAN I.I Chücrüng, yêu càu cùa dQngdiéu khidn thiêQbi dien 1.1.1.Chüc nèỵngcùa cic mqch dQng diêu khidn 1.1.2.u càu dơỵ v6i céc mìCh tg dQng diêu khidn 1.1.3.Myc tiêu cùa th6ng dQng h6a 12 1.2 Câ'u früc cùa he u•16ngtl:t dQng hô 12 1.2.1.Sd dd câ'utrüc tdng qt 12 1.2.2.Sd dô câ'u fruic cu thd 1.3.Câch hien Sddô nguyên IYvà sd dd lip râp 1.3.1.Câch 13 • 'v • .13 hiQn sd dơ ngun •19 13 1.3.2.Câch hien sd dd lip d4t 1.4.Phân tich tdng hqp th6ng 1.5.MQts6 sd dd mach didn hình 15 24 1.5.1.Cic mach bào vê 04 1.5.2.Mach liên dong 1.5.3.Tin hiêu 1.5.4.MQts6 Idi 27 28 29 CHUONG cÂc PHÂN Tt TRONG HÊ TH6NG TV DONG DIEU KHIëN THIÉTBI 2.1.Dong cd dien không dơng bQ 2.1.1 Phüdng trình cd sb - - 31 I 31 31 2.1.2.Phildng trình vi phân khi'àiêu khidn tàn s6 2.1.3.Phutdngfrình diêu khldn dien âp 2.2 Dong cd dien mot chiêu 2.2.1.Dong cd dien mot chiêu diêu khidn bàng dien âp phàn tmg 2.2.2.Dong cd dien mot chiêu diêu khidn tù thÔng 2.3 DQhg cd but6c 2.4.}Œu6ch 2.4.1 cüa dong 2.4.3.Hàm cd bur6c thuat tôn (KDTT) thieu vê KDTT 2.4.2.Cic ulơng s6 cd bân cùa KDTT fruyén cüa KDTT 2.4.4.Câc Cdbân cda KDTI' 2.4.5.Mot s6 so dd m4Chphy khâc 2.5.Cic bQdiêu chinh 2.5.1.Nhiem câc bQdiêu chini-t 2.5.2.Mot s6 hàm cd bàn 2.5.3 PID 36 37 2.3.1.Cdu früc dong cd btr6c 2.3.2.Mômen dông bê cùa dong cd blidc 2.3.3.Qua 35 37 39 42 42 42 42 48 48 48 50 323 51 2.6 Mach phi tuyê'n dùng KDTT 2.6.1 Tao d4c Knh phi tuyêil 51 53 53 2.6.2 Tqo vùng không tâc dQng 2.6.3 Tqo d4c tinh bâo hòa 2.6.4.Tao d4c tinh rdle 53 54 2.7 dm bifi vi fri vi fri 2.7.1.Công 2,7.2.dm biél tiem can 2.8 Càm bifi dòng dien 2.8.1.Càm bifi dòng dien mQt chiêu 2.8.2.dm bifi dòng dien xoay chiêu 2.8.3.dm biél khơng dịng dien 54 55 63 63 64 65 66 2.9 Càm biél t6c dQ 2.9.1.dm bifi t6c dQ quay bàng tg dm 2.9.2.dm bi&l dQquay bàng câm tmg 2.9.3 Do t6c dQ quay bàng mây phât t6c 2.9.4 Do t6c dQ bàng quang dien 2.10.Cic loqi càm bifi khâc 2.10.1.dm bifi nhiet dQ 2.102 cam bifi nhiet dQv6i vêt lieu silic 2.10.3.ap nhiet ngâu 2.10.4 IC càm biél nhiê't dQ 2.11.Chuydn ddi s6—tildng tutdng —s6 2.11.1.Chuydn ddi s6—ttrdng t-g(bifi ddi D/ A) 2.11.2 BQbifi dû tüdng t-g—s6 (A/ D) CHUONG MOTS6 3-1.-Câcnguyên TH6NG DIEU KHIÉNCÔ cd bà.n &liêỵkémach diêu khidn tiêi) didm 66 67 68 69 69 70 71 74 74 74 • 77 81 81 3.i.ỵ Ngun &lịigian 81 3.1.2 Ngun t6c dQ 83 Nguyen 3.1.3 dòng dien 85 3.1.4.Cic nguyên tic khâc 3.2 Diêu khidn dQngcd dien mot chiêu 3.2.1 Diêu khidn kh&i dQng, chiéu ham dìmg dong cd 3.2.2 Diéu khidn dQng cd cé diéu chinh tir thông 3.3 Diéu khidn dQng cd dien xoay chiêu 3.3.1 Kh&i dQng dQng cd KDB roto 16ng s6c công suâ't Ibn 3.3.2 Diêu khidn dQng cd KDB roto dây qufi 3.4 Ddi ngu6n lü6i dg phòng (ATS) 3.4.1 IQIâi quât 3.4.2 Câ'u tao chung cùa ATS 3.4.3.Phàn mêChdiêu khidn diêu khidn ddi ngu6n lur6i—mây phât 3.4.4.Vi dg 3.5 Diêu khidn nhiet dQ 2.5.1.Phi.tdngphâp diêu khidn 324 66 86 86 86 88 90 90 93 95 95 99 102 102 104 104 2.5.2.MëChdiêu khidn 105 108 108 108 3.6 Bù coso 3.6.1.Tam giâc công suâ't 3.6.2 Bù cpscpbàng ty 3.7.Thiét bi bom nur6ccho nhà cao tàng 111 3.7.1 Mô tà hoqt dQng 111 111 3.7.2.Càm biél müc nÜ6c 3.7.3.Diêu khidn bom .111 CHUONG DIEU KHIÈN BÀNG MACH KHÔNG DIÉM 4.1.He th6ng s6 ma 4.1.1.He th6ng s6 4.1.2.Chuydn ddi cd s6 4.1.3.SS bù mot s6bù hai 4.1.4.Mâ nhi phân 4.2 s610gic 4.2.1.Gi6i thiêu vê sô'logic 4.2.2.CACtinh châ't quan trqng cüa dqi s6 logic .114 114 114 117 118 120 122 122 123 125 131 4.2.3 Cic câch bidu dièn hàm logic 4.2.4 Câc cdng logic cd bàn 4.3 Phüdng phâp thiê'tkê' dien dùng câc phàn tû logic 133 4.3.1.Sg t-üdng duldng giûa sd dô dien hàm logic 4.3.2 dyng bàng Chân 19,bâng Cacno dd thiêQkê' logic 4.3 Mot s6 sd dd diêu khidn c6 nh6 4.3.1 133 136 138 138 138 139 140 140 142 149 ch6tR-S 4.3.2 Mach R—S c6 dàu vào 4.3.3 ch6t D 4.3.4.Thiét kê%mch tao bàng câc phàn tù s6 4.3.5.Chuydn ddi tù so dd dùng ti6p didm sang sd dô dùng câc phàn té logic 4.3.6.Chuydn ddi tù li-rudơ thuat tôn sang dùng câc phàn tû logic 4.4 Dieu khidn bàng LOGO 4.4.1.Tdng quat vê LOGO' 4.4.2.Luxachỗn cõch thỹc lõp childng trỡnh 4.4.3 Tap lenh 4.4.4.1-4ptrình bàng phàn mêm 4.4.5.Giao dien phàn mêm 4.4.6.Trình tg thiê't kébài toân LOGO! 4.4.7.}Q1àosât vi dg diéu khidn mây khoan càn da cho 4.3 4.5 Diêu khidn bàng PLC 4.5.1.Tdng quan vê PLC 4.5.2 Nguyên 19lm viQc cda PLC 4.5.3 Lga chỗn ngụn ngỹ lap trình 4.5.4.Tap lenh 4.5.5.Giao dien phàn mêm 4.5.6.Trình tl:rthgc Ilien tôn frong PLC 4.5.7.Vi dy up trình frên PLC - 149 149 1 150 150 150 151 151 152 152 153 154 155 155 156 156 325 160 CHUONG DIEU KHIëN DONG CO DIÈN THEO NGUYÊN TÂC TÂC DONG LIÉN Tuc .160 5.1 Câc chi'tiêu diêu khidn 160 5.1.1.Cic chi'tiêu tïnh , 161 5.1.2.Cic chi'tiêu dong Y 162 5.1.3.Nâng cao dn dinh tïnh cùa th6ng 5.2.D4c tinh tïnh cùa cac khâu phàn hòi ctQngcd dien mot chiêu 5.2.1 Khâu phàn hòi dien âp • 164 5.2.2.D4c tinh tỵnh cùa khâu phàn dddng dòng dien .166 168 169 171 172 5.2.3 HQth6ng v6i phàn hÔi t6c dQ 5.2.4.Chê' tinh cùa th6ng nhiêu phàn hôi 5.2.5 tinh tïnh cùa khâu phàn hƠiâm dịng dièn 5.2.6 D4c tinh may xüc —chê' tïnh cùa th6ng cô ngit 53 Ôn dinh dQng cùa di6ng diêu Idlidn dQngcd dien mot chiêu 5.3.1 D4c tinh dQng cùa câc khâu phàn hÔi .175 : .175 5.3.2.D4c tinh cGahe th6ng diêu khidn phy thuQc , 5.4 Lga chqn he th6ng diêu khidn t6c dé dong cd dien mot chiêu .I.: 192 5.5.Diêu khidn dong cd KDB 198 bàng tàn SU I.II.L : I ' 5.5.1 Khâi quât câc he fruyên dQng xoay chiêu thay ddi tàn s6 : L.L lu : 198 5.5.2.Diêu khidn dong cd KDBbàng thay ddi tàn s6 .L .201 5.5.3.Cd sè IYthu't diêu khidn hl-r6ngtrüịng (diêu khidn theo tù thơng) 203 è 20 5.5.4.Câc phüdng phâp diêu khidn hü6ng trüịng (diêu khidn tga theo tù thơng)l 5.6 Diêu khidn dQng cd 5.6.1 Khâi quât chung 5.6.2.Diêu khidn dòng dien I dien âp U câ'p cho cuQndây stato I 5.6.3 Diéu khidn t6c dQ quay dong cd but6c 5.6.4 DAOchiêu dQng cd bü6c CHUONG dN DINH NGU6N cÂp 6.1 Ôn dinh dien âp mây phât dien xoay chiêu 6.1.1.Nguyên IYdn âp mây phât 6.1.2.Sg da dmg cŒarmch kich tù 6.1.3.dn dinh dien âp mây phât 6.1.4.Vi dy dn âp 6.1.5.Mach mbi kich tù 6.2.Ôn âp xoay chiêu 6.2.1.Ôn âp mot pha bàng biêfl âp t-gngâu 6.2.2.Ôn âp kidu bù 6.2.3.M4Chdn âp sit tù 6.3 Diêu khidn thiê't bi ngu6n lut6iliên tyc vê UPS 6.3.1.Khâi 6.3.2 Câ'u tao UPS 326 218 218 .219 224 224 226 - 11 .1 .226 .l< 226 228 230 234 .237 238 238 242 243 244 244 247 CHUONG DIÉU KHIÉN S6 7.1.Hé th6ng so' vä chuydn ddi z 7.1.1.Quå trinh Idy mäu tin hiQu 7.1.2.Chuydn ddi z 7.1.3.Häm truyén xung vä cåch bién ddi sd dö kh6i 72 Cåc däc tinh cåa dåp LingdÄu theo thöi gian Cihahe thOå1g 721 So sånh dåp tåhg mién thöi gian (ånh huång cåa T déåldn dinh he thö+tg) 7.2.2.Khåo sät chå"tluqng mién thöi gian 7.2.3.Ånh nüt phäng s väo möt phång 7.2.4.He s6 tät dän vä tan s6 riéng trén mién z 7.2.5.Düng cong thüc tim he so' tät dän vä tan sd-riéng 276 277 279 280 280 7.3.Khåo sät ön dinh he th6ng 7.3.1.Tim nghiém phltong trinh däc tru'ng 7.3.2.Diéu kién ön dinh 7.3.3.Tiéu chuån Routh —Hurwitz 7.3.4.Phüdng phåp quy dqo nghiém 7.3.5.Tiéu ChuanNyquist 281 .283 ' : Ỉ 284 .288 7.3.6 Bidu dö 290 292 7.4.Thiét kébé diéu khidn giån dom 7.4.1.Cäc bé diéu khidn 293 299 7.4.2 Bé diéu khidn PID 7.5 Hien thvc h6a bo diéu khidn 7.5.1.Cäu trüc trvc tiép 7.5.2.Cäu trüc diéu khidn kidu phån tang (Cascade Realization) 7.5.3 Cå'u trüc song song 7.5.4.Hien th!tc h6a bé diéu khidn PID 7.5.5.Chpn Chuky läy mäu Phy lyc K' hiéu cåc phän Phy lyc Häm truyén cåc phän Phy lyc Häm truyén mot s6 khåu hiéu chinh Tåi li#u tham khåo Myc luc 259 .259 259 262 267 .272 272 274 305 .305 .309 • ., .311 312 315 .316 „ .319 .321 323 324 327 ... ddi cà'u trüc mach diêu khidn, dùng câc IC diêu khidn chuyên dùng Ûng dung manh më câc ti6n bê vào diêu khidn câc thi6t bi dien dịi nhüng hiêu bi6t tâ't y6u bièt dû v6i câc ky Sü thi6t bi diën... hô 12 1.2.1.Sd dd câ'utrüc tdng qt 12 1.2.2.Sd dô câ'u fruic cu thd 1.3.Câch hien Sddô nguyên IYvà sd dd lip râp 1.3.1.Câch 13 • 'v • .13 hiQn sd dơ ngun •19 13 1.3.2.Câch hien sd dd lip d4t 1.4.Phân... diêu khidn c6 nh6 4.3.1 133 136 138 138 138 139 140 140 142 149 ch6tR-S 4.3.2 Mach R—S c6 dàu vào 4.3.3 ch6t D 4.3.4.Thiét kê%mch tao bàng câc phàn tù s6 4.3.5.Chuydn ddi tù so dd dùng ti6p