Xây dựng đặc tính tĩnh cho động cơ

Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện phần iv xây dựng đặc tính tĩnh Lớp K35IA 66 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện Đ4-1: khái niệm Đặc tính tĩnh có bản chất là mô tả chất lợng tĩnh, sai số tốc độ, độ trơn điều chỉnh của một hệ thống thông qua giá trị độ cứng đặc tính . Việc xây dựng đặc tính dựa trên quan hệ giữa tốc độ và dòng điện: n = f(I)vì M = K I mà K = const. Do hệ thống của ta có các phần tử làm việc ở vùng phi tuyến và vùng tuyến tính cho nên khi xây dựng đặc tính cơ cần phải có các giả thiết sau: - Động cơ làm việc với mạch từ cha bão hoà (chế độ định mức). - Đã bù đủ phản ứng phần ứng. - Hệ số khuyếch đại của BBĐ là hằng số. - Tiristor là phần tử không có quán tính điện từ. - Điện trở R = const trong suốt quá trình làm việc. ở đây ta xây dựng đặc tính với dòng tải là liên tục (điều này mới có ý nghĩa cho việc khảo sát chất lợng tĩnh). Lớp K35IA 67 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện Đ4-2: xây dựng đặc tính tĩnh I. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống Để xây dựng đợc đặc tính cơ tĩnh ta phải thiết lập đợc sơ đồ cấu trúc của hệ thống nhờ việc thay thế từng khâu bởi hàm truyền của chúng. Vì đây là chế độ tĩnh nên các thông số biến đổi (toán tử) p = 0, nh vậy hàm truyền của các khâu là hằng số. Ta có sơ đồ cấu trúc của hệ thống nh sau: II. Phơng trình đặc tính cơ của hệ thống. Từ sơ đồ cấu trúc ta có: {[( U cđ - n).K n - .[I].K I .K - I.R }.K Đ . n = K K.K.K.1 KRI]I.[K.K.KU.K.K.K.K ĐnI Đ\\ĐIcdĐIn + . Với I = I - I ng . Khi khâu phản hồi âm dòng có ngắt cha tác động suy ra I < 0. n = K1 K.R.IK.U Đ\\cd . + . Đây là phơng trình đặc tính cơ tĩnh của hệ thống. III. Xây dựng đặc tính Tốc độ lớn nhất của động cơ bị giới hạn bởi độ bền cơ học và liên kết giữa các phần tử quay. Khi ở tốc độ cao các phần tử này phải chịu một lực điện và lực ly tâm lớn có thể làm vỡ, bung động cơ và dây quấn động cơ. Mặt khác khi tốc độ quá lớn, do động cơ lấy điện qua vành góp nên tại cổ góp sẽ phát sinh ra các tia lửa điện có thể làm hỏng vành góp. Lớp K35IA 68 K I K n K K Đ R \ I \ I ng n U cđ Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện Để đảm bảo an toàn cho ngời và thiết bị tín hiệu thì đặc tính cơ cao nhất phải đợc xây dựng ứng với đờng có n đm = 3000 v/ph. 1. Đờng đặc tính cơ cao nhất Khi này ta coi hệ thống nh không có khâu phản hồi âm dòng có ngắt. Ph- ơng rình đặc tính cơ: n = K + 1 KRIU.K Đ\\cd . Trong đó: K: Hệ số khuyếch đại của toàn hệ thống. R : Tổng trở mạch phần ứng. K Đ : Hệ số khuyếch đại của động cơ. Để dảm bảo cho hệ thống làm việc lâu dài tín hiệu thì đờng đặc tính cơ cao nhất khi này có điện áp chủ đaọ lớn nhất. Ta có: U cđmax = K )KRI()1(n Đ\\dm K ++ = 3000 1 0 003 95837 9 14 7384 34 343 95837 9 07883 ( , . ,23) . , . , ,23 , + + = (V). Đờng đặc tính này đi qua điểm định mức B 1 (9; 3000) và điểm không tải lý tởng A 1 (0, n 0max ). Với n 0max = K1 U.K 1 KRIU.K maxcdĐ\\maxcd K + = + . 8,3015 23,95837.003,01 07883,9.23,95837 = + = (v/ph). A 1 (0; 3015,8); B 1 (9; 3000) 2. Đặc tính cơ khi có cả hai khâu cùng tác động +) Xác định điểm C 1 (I ng ; n ngmax ) Khi phụ tải tăng tới giới hạn I = 1,5.I đm thì khâu hạn chế dòng sẽ làm việc. Khi này khâu phản hồi âm tốc độ vẫn làm việc trong vùng tuyến tính. Ta có ph- ơng trình đặc tính cơ: n = K K + 1 KRIK.K).II.(U.K Đ\\ĐngIcd . I ng1 = 1,5.I đm = 1,5.9 = 13,5 (A). Lớp K35IA 69 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện Tại thời điểm I = I ng I = 0. n ng = K + 1 KRIU.K Đ\1ngcd . = 1,2992 23,95837.003,01 343,34.7384,14.5,1307883,9.23,95837 = + (v/ph). Vậy điểm C 1 (13,5; 2992,1). +) Xác định điểm làm việc bão hoà D 1 (I bh ; n bh ): Căn cứ vào mạch khuếch đại thuật toán và căn cứ vào mạch IC sử dụng ta có nhận xét: khi IC làm việc ở chế độ bão hoà: U bh = U cc - (1,5 ữ 2) (V) Với loại IC của hệ thống U bh = 13 (V) Khi phản hồi âm tốc độ bão hoà chỉ có phản hồi âm dòng có ngắt tham gia. n=[[U bh - .(I - I ng )].K I .K - I.R ].K Đ (1) - Xác định giá trị : I d = ( 2,2 ữ 2,5 ).I đm (A) Ta chọn: I d = 2,5.I đm = 2,5.9 = 22,5 (A) Tại điểm dừng n = 0, I = I d thay vào phơng trình (1) ta có: [[U bh - .( I d - I ng )].K I .K - I d .R ].K Đ = 0 K = 58,235 Mà ta có: K y = K n .K I = 47,9195 - Xác định K n và K I : Chọn K I = 0,5 suy ra K n = 84,95 5,0 9195,47 K K I y == = ngd I d bh II K.K R.I U u = = 5,135,22 235,58.5,0 7384,14.5,22 13 0,179 Vậy = 0,179 - Xác định điểm ứng với tốc độ bão hoà: áp dụng phơng trình khi sảy ra bão hoà: Lớp K35IA 70 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện U bh = ( U cđmax - .n bh ).K n n bh = n bh maxcd K U U = 2981 003,0 84,95 13 07883,9 = (v/ph) - Xác định dòng điện bão hoà ứng với tốc độ bão hoà chỉ còn phản hồi âm dòng có ngắt tham gia: Tại n = n bh thì I = I bh từ phơng trình: n bh = [[U bh - .( I bh - I ng )].K I .K - I bh .R ].K Đ Với n bh = 2981(v/ph) I d = 22,5(v/ph) = 0,179 K Đ =34,343 I ng = 13,5 (A) K I = 0,5 U bh = 13 (V) R = 14,7384() I bh = u RK.K. K n K.K.I.K.K.U I Đ bh IngIbh + + = 7384,14235,58.5,0.179,0 343,34 2981 235,58.5,0.5,13.179,0235,58.5,0.13 + + =17,75 (A) Vậy điểm bão hoà là: D 1 ( 17,75; 2981) 4. Xây đựng đờng đặc tính cơ thấp nhất (I = I đm , n = n min , U đk = U đkmin ) Với dải điều chỉnh D = 10/1, nên tốc độ định mức ứng với đờng đặc tính cơ thấp nhất là: n đmmin = 300 10 3000 D n maxdm == (v/ph). I đm = 9 (A). U cđmin = K K.R.I)1(n Đ\dmmindm K ++ 9506,0 23,95837 343,34.7384,14.9)23,95837.003,01(300 = ++ = 6 (V). Tốc độ không tải lý tởng nhỏ nhất là: Lớp K35IA 71 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện n 0min = 789,315 23,95837.003,01 95066,0.23,95837 1 U.K mincd = + = + K (v/ph). Vậy B 2 (I đmmin ,n đmmin ) = B 2 (9; 300). A 2 (0; 315,789). - Xác định điểm C 2 trên đờng đặc tính cơ thấp nhất. Khi dòng điện I = 1,2I đm thì khâu ngắt dòng bắt đầu tham gia ứng với tốc độ n ngmin trên đờng đặc tính cơ thấp nhất. ở tốc độ thấp nhất khi đó bộ điều chỉnh tốc độ cha bão hoà và khâu ngắt dòng tham gia: Ta có phơng trình: n = {[(U cđ - .n).K n - I.].K I .K - I.R }.K Đ Trong đó: U cđ = U cđmin = 0,95066(V) ; R = 14,7384() K = 95837,23 ; K I = 0,5 = 0,003 ; K = 58,235 I = 1,5I đm = 13,5(A) ; K Đ = 34,343 = 0,179 n ngmin = 23,95837.003,01 343,34.7384,14.5,13343,34.5,0.179,0.5,1323,95837.95066,0 + = 291,96(v/ph). Vậy điểm C 2 (13,5; 291,96) - Điểm D 2 (n bhmin ; I bhmin ) trên đồ thị đợc xác định. Khi tốc độ nhỏ thì bộ điều chỉnh tốc độ bão hoà khi đó chỉ có mình khâu ngắt dòng tác động. Ta có: U bh = (U cđmin - .n bhmin ).K n n bhmin = n n .K UK.U bhmincd Trong đó: U bh = 13(V) ; K n = 95,84 U cđmin = 0,95066(V) ; = 0,003 Lớp K35IA 72 1+.K 1+.K U cđ .K .K I .K .K Đ + R \ .K Đ n = .I \ - Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện n bhmin = ( ) ph/v67,271 003,0.84,95 1384,95.95066,0 = Mặt khác khi khâu ngắt dòng và đầu ra của khâu điều chỉnh bão hoà ta có phơng trình: n = [(U bh - .I).K I .K - I.R ].K Đ = U bh .K I .K .K Đ - I(.K I .K .K Đ + R .K Đ ) I bhmin = ĐĐI minbhĐIbh K.RK.K.K. nK.K.K.U u + Trong đó: U bh = 13(V) ; R = 14,7384() K I = 0,5 ; K = 58,235 K Đ = 34,343 ; = 0,179 I bhmin = 343,34.7384,14343,34.235,58.5,0.179,0 67,271343,34.235,58.5,0.13 + I bhmin = 18,57(A) Vậy điểm D 2 (18,57; 271,67) Vậy đờng đặc tính tĩnh của hệ thống là: n(v/p) 0 3015,8 9 13,5 17,75 22 22,5 315,789 B 1 C 1 D 1 A 1 E D 2 A 2 B 2 C 2 I(A) Lớp K35IA 73 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện phần v xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống Lớp K35IA 74 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện Đ5-1: XéT ổn ĐịNH hệ thống I. Khái quát chung Trong quá trình làm việc do nhiễu loạn ở bên ngoài mà hệ thống đang làm việc có thể mất cân bằng so với định mức. Tính ổn định của hệ thống có thể quay lại trạng thái ban đầu sau một thời gian. Do đó sau khi hệ thống đợc thiết kế ta cần xét ổn định và phân tích chất lợng hệ thống sau đó hiệu chỉnh để hệ thống làm việc tối u. Chất lợng của hệ thống điều khiển tự động đợc thể hiện trong trạng thái động và trạng thái tĩnh. - Trạng thái tĩnh yêu cầu quan trọng nhất là độ chính xác điều chỉnh. - Trạng thái động thì các yêu cầu về ổn định và các chỉ tiêu về chất lợng động nh: +) Độ quá điều chỉnh. +) Tốc độ quá điều chỉnh. +) Thời gian điều chỉnh. +) Số lần dao động. ở các hệ điều chỉnh tự động, cấu trúc mạch điều chỉnh và thông số của các bộ điều khiển có ảnh hởng lớn đến chất lợng của hệ vì vậy khi thiết kế ta phải thực hiện các bài toán nhằm đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Có nhiều cách hiệu chỉnh hệ thống, nhng ở dây ta hiệu chỉnh hệ thống theo phơng pháp modul tối u đây là phơng pháp hiệu chỉnh gần đúng Nội dung phơng pháp nh sau: II. Thành lập sơ đồ cấu trúc và xây dựng hàm truyền của hệ thống Xét cho đoạn mạch tĩnh chỉ có mạch vòng tốc độ tham gia. Sơ đồ cấu trúc nh sau: Lớp K35IA 75 u cđ n w w w I w Đ W ph (-) [...]... thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ Với bộ biến đổi van động cơ, để thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta thay đổi thời điểm phát xung, tức là thay đổi U cđ Khi thay đổi điện áp chủ đạo làm cho góc mở thay đổi, khoảng dẫn dòng thay đổi dẫn đến điện áp ra thay đổi, làm cho tốc độ động cơ thay đổi IV- Nguyên lý dừng động cơ: - Cắt mạch điều khiển và mạch động lực ra khỏi lới điện, đồng thời... Hạn chế phụ tải khi dòng tải vợt quá trị số cho phép II- Nguyên lý khởi động - Đóng điện áp nguồn nuôi cho các bộ chỉnh lu cung cấp kích từ cho đông cơ - Đóng áptômat AB thì mach động lực và mạch điều khiển có điện Khi có tín hiệu điều khiển đến các Thyristor, làm cho các Thyristor mở Khi đó động cơ đợc cung cấp nguồn và làm việc Quá trình khởi động động cơbắt đầu III- Nguyên lý điều chỉnh tốc độ:... và ổn định tốc độ đặt của động cơ nâng cao đặc tính cơ thông qua mạch điều khiển 7 Động cơ một chiều kích từ độc lập: Dùng để truyền động quay cho hệ thống và là đối tợng điều chỉnh 8 Bộ khuyếch đại trung gian: Làm nhiệm vụ tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu điều khiển, làm tăng độ nhạy, độ ổn định, mở rộng phạm vi điều chỉnh của hệ thống Bộ khuyếch đại này đợc xây dựng trên cơ sở của các vi mạch khuyếch... III.1 Mục đích - ý nghĩa III.2 Chọn thiết bị mạch động lực III.3 Chọn thiết bị mạch điều khiển Phần IV Xây dựng đặc tính tĩnh IV 1 Khái niệm IV.2 Xây dựng đặc tính tĩnh Phần V Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống V.I Chế độ ổn định tĩnh V.2 Chế độ ổn định động V.3 Hiệu chỉnh hệ thống trang Phần VI Thuyết minh sơ đồ nguyên lý Lớp K35IA 85 Đồ án tốt nghiệp... truyền động II.1.1 Mục đích - ý nghĩa II.1.2 Phân tích và lựa chọn phơng án truyền động II.1.3 Xây dựng và chọn mạch động lực II.1.4 Chọn chế độ hãm cho động cơ Chơng II Thiết kế mạch điều khiển II.2.1 Mục đích - ý nghĩa II.2.2 Sơ đồ khối và chức năng của chúng II.2.3 Khai triển sơ đồ khối Phần III Tính chọn thiết bị III.1 Mục đích - ý nghĩa III.2 Chọn thiết bị mạch động. .. khiển làm cho tính ổn định của hệ thông tăng cao đảm bảo đợc các yêu cầu mà hệ thống đặt ra Lớp K35IA 81 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện phần VI Thuyết minh sơ đồ nguyên lý Lớp K35IA 82 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện I Nguyên lý chung: Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động Thyristor - Động cơ động bao gồm các thiết bị sau: 1 Máy biến áp động lực: Làm nhiệm vụ cung cấp điện áp thích hợp cho bộ... tốc độ động cơ thay đổi IV- Nguyên lý dừng động cơ: - Cắt mạch điều khiển và mạch động lực ra khỏi lới điện, đồng thời đóng điện trở hãm vào mạch phần ứng động cơ, tiến hành hãm động năng - Trong quá trình hãm động năng không đợc ngắt kích từ của động cơ Lớp K35IA 84 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện mục lục Danh mục Phần I Tìm hiểu quá trình công nghệ máy mài Chơng I Khái niệm chung về mài I.1.1 Quá... với yêu cầu của mạch động lực 11 Khối sửa xung: Làm nhiệm vụ sửa lại hình dáng xung sao cho có đầy đủ các thông số của xung điều khiển Thyristor 12 Khối khuyếch đại xung và cách ly: Làm nhiệm vụ khuyếch đại công suất của xung ra sao cho nó có đầy đủ tính chất để mở đợc tiếp giáp của Thyristor tại thời điểm cần thiết Đồng thời nó cũng làm nhiệm vụ cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực, đảm bảo... yêu cầu của bộ biến đổi 2 áptômát AB: Dùng để bảo vệ cắt mạch động lực khi có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch 3 Cầu dao CD: Làm nhiệm vụ cách ly khi sửa chữa hệ thống 4 Khởi động từ: Làm nhiệm vụ đóng cắt mạch khi đa hệ thống vào sử dụng 5 Bộ chỉnh lu 3 pha hình tia: Làm nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều cung cấp cho động cơ Diod D0 dùng để duy trì liên tục dòng phụ tải 6 Máy phát tốc:... Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dơng Văn Nghi " Điều chỉnh tự động truyền động điện" NXB KHKT Hà Nội 1996 [2] PTS Võ Quang Nạp, Trần Xuân Minh " Kỹ thuật biến đổi" Thái Nguyên [3] Nguyễn Bính "Điện tử công suất" NXB KHKT Hà Nội 1996 [4] PTS Phạm Duy Tân, Nguyễn Văn Thịnh "Giáo trình cung cấp điện" Thái nguyên [5] Phạm Công Ngô " Lý thuyết điều khiển tự động" NXB ĐHBK Hà Nội 1996 Lớp K35IA 86 . cha tác động suy ra I < 0. n = K1 K.R.IK.U Đ\cd . + . Đây là phơng trình đặc tính cơ tĩnh của hệ thống. III. Xây dựng đặc tính Tốc độ lớn nhất của động cơ bị giới hạn bởi độ bền cơ học. K35IA 67 Đồ án tốt nghiệp Trang bị điện Đ4-2: xây dựng đặc tính tĩnh I. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống Để xây dựng đợc đặc tính cơ tĩnh ta phải thiết lập đợc sơ đồ cấu trúc của hệ thống. Tính chọn thiết bị III.1. Mục đích - ý nghĩa III.2. Chọn thiết bị mạch động lực III.3. Chọn thiết bị mạch điều khiển Phần IV Xây dựng đặc tính tĩnh IV. 1. Khái niệm IV.2. Xây dựng đặc tính