Động cơ ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong đi n m t chi u cũng d dàng đáp ng v i các truy n đ ng trong kho ngện nay
Trang 1Lu n văn ận văn Xây d ng b đi u khi n t c đ ựng bộ điều khiển tốc độ ộ điều khiển tốc độ ều khiển tốc độ ển tốc độ ốc độ ộ điều khiển tốc độ
đ ng c m t chi u khi có vòng ộ điều khiển tốc độ ơ một chiều khi có vòng ộ điều khiển tốc độ ều khiển tốc độ
ch t l ất lượng điều khiển trong 2 ượng điều khiển trong 2 ng đi u khi n trong 2 ều khiển tốc độ ển tốc độ
tr ường hợp ng h p ợng điều khiển trong 2
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay động cơ điện 1 chiều đóng một vai trò quan trọng trong cácngành công nghiệp cũng như trong cuộc sống của chúng ta Động cơ điện 1chiều được ứng dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp cơ khí, các nhàmáy cán thép, nhà máy xi măng, tàu điện ngầm và các cánh tay robot ; để thựchiện các nhiệm vụ trong công nghiệp hiện đại với độ chính xác cao, lắp ráptrong các dây chuyền sản xuất, yêu cầu có bộ điều khiển tốc độ
Đối với các phương pháp điều khiển kinh điển, do cấu trúc đơn giản vàbền vững nên các bộ điều khiển PID ( tỉ lệ, tích phân, đạo hàm ) được dùng phổbiến trong các hệ điều khiển công nghiệp.Mục tiêu của điều khiển là nâng caochất lượng các hệ thống điều khiển tự động.Tuy nhiên, trên thực tế có rất nhiềuđối tượng điều khiển khác nhau, với các yêu cầu và đặc tính phức tạp khác nhau
Do đó cần phải tiến hành nghiên cứu, tìm ra các phương pháp điều khiển cho hệtruyền động điện ngày càng đạt được chất lượng điều chỉnh cao, mức chi phíthấp và hiệu quả đạt được là cao nhất, đáp ứng các yêu cầu tự động hóa truyềnđộng điện và trong các dây chuyền sản xuất
Trong h c kì này em đã nh n đọc kì này em đã nhận được đề tài : ận được đề tài : ược đề tài :c đ tài :ề tài : “Xây d ng b đi u ựng bộ điều khiển tốc độ ộ điều khiển tốc độ ều khiển tốc độ khi n t c đ đ ng c m t chi u khi có vòng đi u khi n dòng và khi ển tốc độ ốc độ ộ điều khiển tốc độ ộ điều khiển tốc độ ơ một chiều khi có vòng ộ điều khiển tốc độ ều khiển tốc độ ều khiển tốc độ ển tốc độ không có vòng đi u khi n dòng Đánh giá ch t l ều khiển tốc độ ển tốc độ ất lượng điều khiển trong 2 ượng điều khiển trong 2 ng đi u khi n trong ều khiển tốc độ ển tốc độ
2 tr ường hợp ng h p” ợng điều khiển trong 2
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy
Trần Tiến Lương trong quá trình làm đồ án môn học với đề tài trên Mặc dù đã
dành nhiều cố gắng nhưng cũng không tránh khỏi những sai sót nhất định, emmong được sự góp ý, chỉ bảo thêm của thầy, cô
Sinh viên thực hiệnNguyễn Ngọc Giang
Trang 3CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
1.1 Khái quát về động cơ điện một chiều
Hi n nay đ ng c đi n m t chi u v n đện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ẫn được dùng rất phổ biến trong ược đề tài :c dùng r t ph bi n trongất phổ biến trong ổ biến trong ến trongcác h th ng truy n đ ng đi n ch t lện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ề tài : ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ất phổ biến trong ược đề tài :ng cao, d i công su t đ ng c đi nải công suất động cơ điện ất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong
m t chi u t vài W đ n MW Đây là lo i đ ng c đa d ng và linh ho t, cóộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ến trong ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có
th đáp ng yêu c u momen, tăng t c, và hãm v i t i tr ng n ng Đ ng cứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ới tải trọng nặng Động cơ ải công suất động cơ điện ọc kì này em đã nhận được đề tài : ặng Động cơ ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong
đi n m t chi u cũng d dàng đáp ng v i các truy n đ ng trong kho ngện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ễ dàng đáp ứng với các truyền động trong khoảng ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ới tải trọng nặng Động cơ ề tài : ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ải công suất động cơ điện
đi u khi n t c đ r ng và đ o chi u nhanh v i nhi u đ c tuy n quan hề tài : ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ải công suất động cơ điện ề tài : ới tải trọng nặng Động cơ ề tài : ặng Động cơ ến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trongmômen – t c đ ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong
1.1.1 Nguyên lí c u t o đ ng c đi n m t chi u ấu tạo động cơ điện một chiều ạo động cơ điện một chiều ộng cơ điện một chiều ơ điện một chiều ện một chiều ộng cơ điện một chiều ều
Đ ng c đi n m t chi u g m có stator , rotor, c góp và ch i đi n.ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ồm có stator , rotor, cổ góp và chổi điện ổ biến trong ổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong
Stator ( ph n c m ) :g m các cu c dây đầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ải công suất động cơ điện ồm có stator , rotor, cổ góp và chổi điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ược đề tài :c qu n t p trung trên cácất phổ biến trong ận được đề tài :
c c t c a rotor Các c c t c a stator đừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ược đề tài :c ghép cách đi n v i các lá thépện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ới tải trọng nặng Động cơ
kỹ thu t đi n đận được đề tài : ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ược đề tài :c d p hình s n có b dày t 0.5 đ n 1mm và đận được đề tài : ẵn có bề dày từ 0.5 đến 1mm và được gắn ề tài : ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ến trong ược đề tài :c g nắntrên gông t làm b ng thép đúc, cũng chính là v máy.ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ằng thép đúc, cũng chính là vỏ máy ỏ máy
Rotor ( ph n ng ) : g m lõi thép và dây qu n ph n ng Lõi thép ph nầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ồm có stator , rotor, cổ góp và chổi điện ất phổ biến trong ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ
ng đ c ghép t các là thép kỹ thu t đi n ghép cách đi n v i nhau.Dâyứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ược đề tài : ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ận được đề tài : ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ới tải trọng nặng Động cơ
qu n ph n ng g m nhi u ph n t đất phổ biến trong ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ồm có stator , rotor, cổ góp và chổi điện ề tài : ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ử được đặt vào cách rãnh trên lõi thép ược đề tài :c đ t vào cách rãnh trên lõi thépặng Động cơ
Hình 1.1: Mặt cắt ngang trục máy động cơ điện một chiều
Trang 4rotor.Các ph n t dây qu n rotor đầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ử được đặt vào cách rãnh trên lõi thép ất phổ biến trong ược đề tài :c n i ti p nhau thông qua các lá gópống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ến trongtrên c góp.Lõi thép ph n ng và c góp đổ biến trong ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ổ biến trong ược đề tài : ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ịnh trên trục rotor.c c đ nh trên tr c rotor.ục rotor.
C g p và ch i đi n ổ gớp và chổi điện ớp và chổi điện ổ gớp và chổi điện ện : làm nhi n v đ o chi u dòng đi n trong dây qu nện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ục rotor ải công suất động cơ điện ề tài : ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ất phổ biến trong
ph n ng.ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ
1.1.2 Phân lo i đ ng c đi n m t chi u ạo động cơ điện một chiều ộng cơ điện một chiều ơ điện một chiều ện một chiều ộng cơ điện một chiều ều
D a vàohình th c kích t ngứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ười ta chia động cơ điện một chiều thànhi ta chia đ ng c đi n m t chi u thànhộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài :các lo i sau:ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có
Đ ng c đi n m t chi u kích t đ c l p : ộng cơ điện một chiều kích từ độc lập : ơ điện một chiều kích từ độc lập : ện ộng cơ điện một chiều kích từ độc lập : ều kích từ độc lập : ừ độc lập : ộng cơ điện một chiều kích từ độc lập : ập : Dòng đi n kích t đện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ược đề tài : ất phổ biến trongc l y
t ngu n riêng bi t so v i ph n ng ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ồm có stator , rotor, cổ góp và chổi điện ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ới tải trọng nặng Động cơ ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ
Đ ng c đi n m t chi u kích t song song : ộng cơ điện một chiều kích từ độc lập : ơ điện một chiều kích từ độc lập : ện ộng cơ điện một chiều kích từ độc lập : ều kích từ độc lập : ừ độc lập : Dây qu n kích t đất phổ biến trong ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ược đề tài :c
n i song song v i m ch ph n ng.ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ới tải trọng nặng Động cơ ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ
Đ ng c đi n m t chi u kích t n i ti p : ộng cơ điện một chiều kích từ độc lập : ơ điện một chiều kích từ độc lập : ện ộng cơ điện một chiều kích từ độc lập : ều kích từ độc lập : ừ độc lập : ối tiếp : ếp : Dây qu n kích t đất phổ biến trong ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ược đề tài :c m cắn
n i ti p v i m ch ph n ng.ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ến trong ới tải trọng nặng Động cơ ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ
Đ ng c đi n m t chi u kích t h n h p : Dây qu n kích t có haiộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ỗn hợp : Dây quấn kích từ có hai ợc đề tài : ất phổ biến trong ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có
cu n dây, dây qu n kích t song song và dây qu n kích t n i ti p.ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ất phổ biến trong ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ất phổ biến trong ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ến trong
1.1.3 Đi u ch nh t c đ đ ng c đi n m t chi u ều ỉnh tốc độ động cơ điện một chiều ốc độ động cơ điện một chiều ộng cơ điện một chiều ộng cơ điện một chiều ơ điện một chiều ện một chiều ộng cơ điện một chiều ều
u đi m c b n c a đ ng c đi n m t chi u so v i các lo i đ ng c
# ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ới tải trọng nặng Động cơ ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong
đi n khác là kh năng đi u ch nh t c đ d dàng, các b đi u ch nh t cện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ải công suất động cơ điện ề tài : ỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ễ dàng đáp ứng với các truyền động trong khoảng ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện
Hình 1.2 : Các loại động cơ điện một chiều
a) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập b) Động cơ điện một chiều kích từ song song c) Động cơ điện một chiều nối tiếp
d) Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp e)
Trang 5đ đ n gi n, d ch t o Dó đó, trong đi u ki n bình thộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ải công suất động cơ điện ễ dàng đáp ứng với các truyền động trong khoảng ến trong ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ề tài : ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ười ta chia động cơ điện một chiều thànhng, đ i v iống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ới tải trọng nặng Động cơcác c c u có yêu c u ch t lơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ất phổ biến trong ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ất phổ biến trong ược đề tài :ng đi u ch nh t c đ cao , ph m vi đi uề tài : ỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ề tài :
ch nh t c đ r ng, ngỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ười ta chia động cơ điện một chiều thànhi ta thười ta chia động cơ điện một chiều thànhng s d ng đ ng c đi n m t chi u ử được đặt vào cách rãnh trên lõi thép ục rotor ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài :
Có các phươ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trongng pháp đi u ch nh t c đ đ ng c đi n m t chi u cề tài : ỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong
b n nh :ải công suất động cơ điện ư
- Thay đ i đi n áp đ t vào m ch ph n ngổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ặng Động cơ ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ
- Thay đ i t thôngổ biến trong ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có
- Thay đ i đi n tr ph trên m ch ph n ngổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ở phụ trên mạch phần ứng ục rotor ại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ứng yêu cầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ
Đ i v i các h th ng truy n đ ng đi n m t chi u có yêu c u đi uống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ới tải trọng nặng Động cơ ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ề tài : ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ầu momen, tăng tốc, và hãm với tải trọng nặng Động cơ ề tài :
ch nh t c đ cao thỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ười ta chia động cơ điện một chiều thànhng s d ng đ ng c đi n m t chi u kích t đ c l p.ử được đặt vào cách rãnh trên lõi thép ục rotor ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ận được đề tài :Trong ph m vi đ án này, xét kh năng đi u ch nh t c đ đ ng c đi nại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ồm có stator , rotor, cổ góp và chổi điện ải công suất động cơ điện ề tài : ỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc ống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ điện ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ện nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong
m t chi u kích t đ c l p ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ề tài : ừ vài W đến MW Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có ộng cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong ận được đề tài :
1.2 Mô hình toán động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Trang 6máy sẽ có từ thông Φ Tiếp đó lại đặt giá trị điện áp U lên mạch phần ứng thìtrong dây quấn phần ứng sẽ có dòng điện I chạy qua Tương tác giữa dòng điệnphần ứng và từ thôngmạch kích từ sẽ tạo ra mômen điện từ có giá trị:
a _ số mạch nhánh song song của dây quấn phần ứng ;
k = p’N/2a hệ số kết cấu của máy
Mômen điện từ kéo cho phần ứng quay quanh trục Các dây quấn phần ứngquét qua từ thông và trong các dây quấn này cảm ứng sức từ động :
Trong đó _ tốc độ góc của roto
Hình 1.4: Đặc tính cơ điện của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
(1.1)
(1.2)
Trang 7Trong chế độ xác lập ta có phương trình cân bằng điện áp phần ứng:
Rk: điện trở cuộn dây kích từ
⇒ biến đổi Laplap ta được :
Trang 9Độ dốc của đặc tính từ hóa và đặc tính cơ momen tải tương ứng là :
Tại điểm làm việc xác lập có: điện áp phần ứng U0; dòng phần ứng I0, tốc
độ B,điện áp kích từ Uko, từ thông Φodòng kích từ Iko và mômen tải Mcb Biếnthiên nhỏ của đại lượng trên tương ứng là:
Trang 10
- Phương trình chuyển động cơ học :
Từ các phương trình trên nếu bỏ qua các vô cùng bé bậc cao thì từ cácphương trình trên có thể viết được các phương trình của gia số:
Uk(p) = Rk.Ik(p)(1+pTk)
-> phương trình chuyển động cơ học :
K.Io.(p) +K.o.I(p) - Mc(p) = J.p(p)
b) Trường hợp từ thông kích từ không đổi
Khi dòng điện kích từ động cơ không đổi, hoặc khi động cơ được kíchthích bằng nam châm vĩnh cửu thì từ thông kích từ là hằng số :
Hình 1.7: Sơ đồ cấu trúc tuyến tính hóa động cơ điện một chiều
(1.8)
(1.9)
(1.11)(1.10)
Trang 11Ta có các phương trình cho động cơ như sau :
Hình 1.8: Sơ đồ cấu trúc khi từ thông không đổi
(1.12)(1.13)
Trang 12CHƯƠNG 2 : TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2.1 Khái quát về bộ điều khiển PID
Cấu trúc của bộ điều khiển PID gồm có 3 thành phần là khâu khuếch đại(P), khâu tích phân (I) và khâu vi phân (D) Khi sử dụng thuật toán PID phảinhất thiết lựa chọn chế độ làm việc là P, I hay D và sau đó là đặt tham số chocác chế độ đã chọn Một cách tổng quát, có 3 thuật toán được sử dụng là P, PI vàPID
Bộ điều khiển PID có cấu trúc đơn giản, dễ sử dụng nên được sử dụngrộng rãi trong điều khiển các đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp ( hỉnh2.2 ) Bộ PID có nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) của hệ thống về 0 sao cho quá trìnhquá độ thỏa mãn các yêu cầu cơ bản về chất lượng :
- Nếu sai lệch tĩnh e(t) càng lớn thì thông qua thành phần , tín hiệu điềuchỉnh u(t) càng lớn
- Nếu sai lệch e(t) chưa bằng 0 thì thông qua thành phần u t I( ), PID vẫn còntạo tín hiệu điều chỉnh
- Nếu sự thay đổi của sai lệch e(t) càng lớn thì thông qua thành phần u t D( ),phản ứng thích hợp của u(t) sẽ càng nhanh
Hình 2.1: Cấu trúc bộ điều khiển
PID
Hình 2.2: Điều khiển hồi tiếp với bộ điều khiển PID
Trang 13Bộ điều khiển PID được mô tả bằng mô hình vào – ra :
0
1 ( )
Trong đó : e(t) : tín hiệu đầu vào
u(t) : tín hiệu đầu ra
2.2 Giới thiệu cấu trúc điều khiển
- Cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ khi có mạch vòng điều khiển dòng
Phương án điều chỉnh dòng điện được sử dụng rộng rãi nhất trong truyềnđộng điện tự động điện là sử dụng 2 vòng phân cấp, trong đó RI là bộ điều
chỉnh dòng điện, Rlà bộ điều chỉnh tốc độ Mỗi mạch vòng có bộ điều
chỉnh riêng được tổng hợp từ đối tượng riêng và theo các tiêu chuẩn riêngĐểthựchiệnhailoạiphảnhồiâmlàtốcđộquay vàdòngđiệngây tácdụngriêngrẽ,tronghệthốngbốtríhaibộđiềuchỉnh,mộtdùngchotốcđộquay vàmộtdùngchodòngđiện.Haibộnày ghépnốitiếpnhautứclàlấy đầuracủabộđiềuchỉnhtốcđộquayđể làmđầuvàocủabộđiềuchỉnhdòngđiện,sau đóđầura củabộđiềuchỉnhdòngđiệnđikhốngchếthiếtbịphátxungcủabộchỉnhlưubándẫn
Thyristo
(2.1)
(2.2)
Trang 14dt - khâu giới hạn tốc độ tăng của tín hiệu sp
- Cấu trúc mạch vòng điều chỉnh tốc độ khi không có mạch vòng điềukhiển dòng
Trang 15
-Đo I
2.3 Tổng hợp mạch vòng điều khiển dòng điện
2.3.1 Cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng
Trong các hệ thống truyền động tự động cũng như các hệ thống chấp hành thìmạch vòng điều chỉnh dòng điện là mạch vòng cơ bản Chức năng cơ bản củamạch vòng dòng điện trong các hệ thống truyền động một chiều và xoay chiều làtrực tiếp (hoặc gián tiếp) xác định momen kéo của động cơ, ngoài ra còn cóchức năng bảo vệ, điều chỉnh gia tốc v.v
Một phương án đơn giản nhất để điều chỉnh dòng điện là dùng bộ điều chỉnhtốc độ hoặc điện áp R có dạng bộ khuếch đại tổng và mạch phản hồi dòng điệnphi tuyến R Khi tín hiệu dòng điện chưa đủ để khâu phi tuyến để ra vùng kémnhạy thì bộ điều chỉnh làm việc như bộ điều chỉnh tốc độ ( hay điện áp ) màkhông có sự tham gia của mạch phản hồi dòng điện Khi dòng điện đủ lớn, khâu
P sẽ làm việc ở vùng tuyến tính của đặc tính và phát huy tác dụng hạn chế dòngcủa bộ điều chỉnh R
Phương án điều chỉnh dòng điện được sử dụng rộng rãi nhất trong truyềnđộng điện tự động điện là sử dụng 2 vòng phân cấp, trong đó RI là bộ điều chỉnh
dòng điện, R là bộ điều chỉnh tốc độ Mỗi mạch vòng có bộ điều chỉnh riêng
được tổng hợp từ đối tượng riêng và theo các tiêu chuẩn riêng
Cấu trúc cơ bản của mạch điều khiển dòng
Trang 16Đối với động cơ 1 chiều bộ điều khiển dòng có thể được tổng hợp theo 2cách :
+ Tổng hợp bộ điều khiển RI khi bỏ qua sức điện động phần ứng
+ Tổng hợp bộ điều khiển RI khi có tính đến sức điện động phần ứng
Trong những trường hợp quán tính cơ của động cơ lớn hơn nhiều so vớiquán tính phần điện nghĩa là tại 1 thời điểm có thể xem sự thay đổi của dòngđiện lớn hơn nhiều lần so với sự thay đỏi của tốc độ và tại những điểm đó xemnhư tốc độ không đổi
Khi cần điều khiển chính xác thì cần tính đến sức điện động của động cơ
2.3.2 Tổng hợp bộ điều khiển dòng dòng điện khi bỏ qua sức điện động
Để tổng hợp bộ RI ta đưa về mô hình dạng chuẩn :
Hình 2.6: Sơ đồ khối mạch vòng dòng điện
Trang 17Trong đó S Ilàm mô hình đối tượng của bộ điều khiển dòng
