Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI NÓI ĐẦU Điều khiển là một lĩnh vực quan trọng trong đời sống xã hội. Bất kì ở vị trí nào, bất cứ làm một công việc gì mỗi chúng ta đều tiếp cận với điều khiển. Nó là khâu quan trọng quyết định sự thành bại trong mọi hoạt động của chúng ta. Ngày nay, mặc dù dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi nhưng động cơ điện một chiều vẫn tồn tại. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng. Vì động cơ điện một chiều có đặc tính làm việc rất tốt trên các mặt điều chỉnh tốc độ (phạm vi điều chỉnh rộng, thậm chí từ tốc độ bằng 0). Nhưng độ tin cậy khi sử dụng động cơ một chiều lại thấp hơn so với động cơ không đồng bộ do có hệ thống tiếp xúc chổi than. Hệ thống điều khiển chỉnh lưu - động cơ một chiều cũng là một ứng dụng của kỹ thuật điều khiển. Chỉnh lưu có điều khiển dùng Tiristo để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ. Chỉnh lưu cũng có thể dùng làm nguồn điện chỉnh điện áp kích từ cho động cơ. Hệ thống này thường được dùng cho các động cơ điện được cấp điện từ lưới xoay chiều
Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện LỜI NÓI ĐẦU Điều khiển lĩnh vực quan trọng đời sống xã hội Bất kì vị trí nào, làm cơng việc tiếp cận với điều khiển Nó khâu quan trọng định thành bại hoạt động Ngày nay, dòng điện xoay chiều sử dụng rộng rãi động điện chiều tồn Trong công nghiệp, động điện chiều sử dụng nơi yêu cầu mở máy lớn yêu cầu điều chỉnh tốc độ phẳng phạm vi rộng Vì động điện chiều có đặc tính làm việc tốt mặt điều chỉnh tốc độ (phạm vi điều chỉnh rộng, chí từ tốc độ 0) Nhưng độ tin cậy sử dụng động chiều lại thấp so với động không đồng có hệ thống tiếp xúc chổi than Hệ thống điều khiển chỉnh lưu - động chiều ứng dụng kỹ thuật điều khiển Chỉnh lưu có điều khiển dùng Tiristo để điều chỉnh điện áp phần ứng động Chỉnh lưu dùng làm nguồn điện chỉnh điện áp kích từ cho động Hệ thống thường dùng cho động điện cấp điện từ lưới xoay chiều Đây mảng đề tài rộng, với khối lượng công việc lớn mẻ em Cho nên em gặp số khó khăn q trình thiết kế, song hướng dẫn tận tình thầy giáo, cô giáo môn , đặc biệt cô giáo: Võ Thu Hà giúp đỡ nhiệt tình bạn lớp tìm hiểu nghiên cứu nỗ lực thân nên em hoàn thành đồ án SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện PHẦN I PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TĐĐ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG Mục đích: Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, đòi hỏi hệ thống TĐĐ phải có độ xác cao, phải đưa phương án TĐĐ, sau phân tích lựa chọn để đưa phương án tối ưu từ phương án ta xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thống Tóm tắt nội dung phần I A Chọn phương án truyền động điện: Phân tích lựa chọn động chiều Chọn phương án điều chỉnh tốc độ Phân tích chọn phương pháp hãm dừng động Phân tích chọn biến đổi chỉnh lưu Mạch phản hồi Máy phát tốc Bộ khuếch đại tín hiệu trung gian ( Bộ điều chỉnh ) B Xây dựng cấu trúc hệ thống: Sơ đồ hệ thống điều tốc mạch vòng tốc độ quay dòng điện Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tốc độ mạch vịng âm tốc độ âm dịng điện • Kết luận chung Sau ta phân tích cụ thể sau: SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện A CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG Đặt vấn đề: - Khi thiết kế hệ thống truyền động điện người thiết kế phải đưa nhiều phương án để giải Nhiệm vụ người thiết kế phải tìm phương án tối ưu phù hợp với yêu cầu đặt Trước hết yêu cầu kỷ thuật sau yêu cầu kinh tế - Việc lựa chọn phương án truyền động có ý nghĩa quan trọng thiết kế ảnh hưởng trực tiếp đến dây chuyền sản xuất chất lượng sản phẩm hiệu kinh tế - Ở phần ta lựa chọn phương án truyền động điện sau: Động điện chiều Lựa chọn BBĐ chỉnh lưu Bộ khuếch đại trung gian Các tín hiệu phản hồi Xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thống …… I) PHÂN TÍCH CHỌN ĐỘNG CƠ CHIỀU Để thiết kế hệ truyền động phù hợp với yêu cầu người ta đưa nhiều phương án khác nhau, sau sánh phương án phương diện kinh tế kỹ thuật để chọn phương án tối ưu Đây động sử dụng lượng điện chiều.Gồm động điện chiều kích từ độc lập,kích từ nối tiếp,kích từ hỗn hợp Với động chiều kích từ hỗn hợp lọai đơng có kết cấu phức tạp,giá thành cao nên ta loại bỏ khơng phù hợp tiêu kinh tế SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện ω 1.1 Động chiều kích từ nối tiếp _ + TN N Tạo CKT Đặc tính M Sơ đồ nguyên lý Ta thấy loại có cuộn kích từ nối tiếp với phần ứng động nên dịng kích từ dịng phần ứng động Do Iư biến đổi từ thơng Φ biến đổi gây tượng từ dư (tổn thất phụ) lớn Φdư = (2 ÷ 10).Φđm Mà động chiều kích từ nối tiếp có đặc tính dạng phi tuyến (hypebol), nên đặc tính mềm độ cứng lại thay đổi theo phụ tải Mặt khác, từ thông động phụ thuộc vào dòng phần ứng nên khả chịu tải động bị ảnh hưởng lớn điện áp lưới Điều gây khó khăn q trình điều chỉnh ổn định tốc độ, trình có hiệu tốc độ thấp hiệu không cao, tốc độ cao đạt điều khó khăn Do vậy, động không phù hợp với yêu cầu 1.2 Động chiều kích từ độc lập Do mạch kích từ nằm độc lập với mạch phần ứng nên từ thông kích từ Φ = const tải thay đổi Phương trình đặc tính cơ: ω= U R U R M − Iu = − KΦ KΦ KΦ ( KΦ ) Vì Φ = const nên quan hệ ω(M) quan hệ đường thẳng Độ cứng đặc tính cơ: SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện ( KΦ ) β=− = const R ω ω0 Ð CKÐ M Nhận xét: Loại động cho phép tải lớn, dải điều chỉnh rộng dễ điều chỉnh Từ phương trình đặc tính cho thấy loại động điều chỉnh tốc độ tới cách điêù chỉnh Uư, Rf, ik 1.3 Nhận xét chung: Sơ đồ nguyên lý Đặc tính Từ phân tích cho thấy để đáp ứng tiêu: S, ϕ, D, Mc, ∆n% mà yêu cầu hệ thống đặt ra, ta chọn loại động chiều kích từ độc lập làm động truyền động cho hệ thống II CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Trong thực tế động điện chiều kích từ độc lập thường có phương pháp điều chỉnh tốc độ sau • trở phụ mạch phần ứng • áp cấp cho mạch phần ứng • thơng kích từ Thay đổi điện Điều chỉnh điện Điều chỉnh từ 2.1 Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng a) Sơ đồ nguyên lý + - uƯ tn rf IƯ đ + ck§ - rf rf m h2 h3 rf SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện Giả thiết : U = Uđm = const ; ΦΦ = Φđm = const ; R = Var b) Phương trình đặc tính ω= U ®m R + Rf *M KΦ ® m (KΦ ® m ) c) Dạng đặc tính Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng ta có dạng đặc tính hình (H3) d) Nhận xét Từ phương trình đặc tính dạng đặc tính ta thấy thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng (tăng Rf) làm cho • Đặc tính mềm • Độ sụt tốc độ ∆ω = R + Rf ( KΦ dm )2 M tăng lên ( KΦ dm )2 • Độ cứng đặc tính β = giảm R + Rf • Mức độ phù hợp tải P = U.I = const M = K Φ Iư = const 2.2 Thay đổi điện áp cấp cho mạch phần ứng a) Sơ đồ nguyờn lý IƯ u đ bbđ rƯ + IƯ rb ckĐ eb e Sơ đồ thay Trong ú : u®k h5 h4 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện BBĐ : biến đổi dùng để biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp chiều điều chỉnh sức điện động Eb theo yêu cầu Rb : điện trở mạch phần ứng Rư : điện trở biến đổi phụ thuộc vào loại thiết bị Giả thiết : U = Var Φ = Φ dm = const R = const b) Phương trình đặc tính ω= Eb RΣ M KΦ dm ( KΦ m ) Với RΣ =Rư+Rb ω c) Dạng đặc tính ứng động ta họ đặc tính ωο ωο1 ωο2 song song với hình vẽ (H6) ωο3 Khi thay đổi điện áp mạch phần tn eb®m eb1 eb2 eb3 d) Nhận xét h6 Khi thay đổi điện áp mạch phần ứng ta có tốc độ ωox = khơng m m®m tải lý E bx khác KΦ ® m Độ cứng β = const Mức độ phù hợp tải: P = U.I = var [Mc] = K Φ đm.Iđm= Mđm = const • Dải điều chỉnh rộng ,điều chỉnh trơn vô cấp SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ tưởng Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện • Sai số tốc độ nhỏ ,dể tự động hố • Khả q tải lớn tổn thất lượng nhỏ • Phương pháp điều chỉnh điện áp mạch phần ứng phương pháp triệt để kể không tải lý tưỡng điều chỉnh tốc độ vùng tải 2.3 Thay đổi từ thơng kích từ 1.1.1.1 Sơ đồ nguyên lý (H.7) Khi thay đổi từ thông kích từ động chiều kích từ độc lập điều chỉnh mơ men điện từ động M =K Φ Iư điều chỉnh sức điện động quay E =K Φ ω động Do kết cấu máy điện nên ta thường giảm từ thơng Φ I¦ U = Uđm = const + 1.1.1.2 Phương trình đặc tính ω= U dm R M K ( K ) rƯ đ R = const Φ = Var - u¦ + Giả thiết : ckĐ bbđ uđk u h7 U đm = var K x Tốc độ không tải lý tưởng : ωox = Độ cứng đặc tính : ( KΦ x ) β= = var R Ở đặc tính điện : Inm = U ®m = const R SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện 1.1.1.3 Dạng đặc tính ω ωο2 ωο1 ωο ωο φ2 ωο φ ωο φ1 φ®m m ω mnm2 φ2 φ®m I Inm mnm1 mnm h9 h8 H Đặc tính H Đặc tính điện d) Nhận xét: Ta thấy mạch kích từ động chiều kích từ độc lập mạch phi tuyến hệ điều chỉnh từ thông củng phi tuyến Khi giảm từ thông mức độ tốc độ động tăng lênvà đồng thờiphải đảm bảo điều kiện chuyển mạch cổ góp Nhưng giảm từ thơng φ q nhiều giảm φ quán tính tốc độ ω thay đổi chậm so với từ thông φ nên E = Kφ.ω giảm → Iư tăng lên → M = Kφ.Iư tăng lên Mặt khác φ giảm nhiều Iư tăng lớn gây nên sụt áp mạch phần ứng tăng lên → công suất động giảm → tốc độ giảm Như điều chỉnh giảm từ thơng φ ( KΦ x ) • độ cứng đặc tính giảm β = ↓↓ R • Sai lệch tĩnh tăng lên • Hệ thống có giải điều chỉnh hẹp • Phương pháp thay đổi từ thơng phù hợp với tải Pc = U.I = const SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện Mc = var * Tuy nhiên phương pháp lại có tiêu kinh tế cao ,tổn thất lượng nhỏ 2.4 Nhận xét chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ Qua phân tích cụ thể phương pháp điều chỉnh tốc độ ta thấy phương pháp điều chỉnh có ưu nhược điểm riêng phù hợp với yêu cầu công nghệ Căn công nghệ đề tài ta thấy phương pháp thay đổi tốc độ cách điều chỉnh điện áp mạch phần ứng động có nhiều ưu điểm như: Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng Điều chỉnh trơn điều chỉnh vô cấp Sai lệch tĩnh nhỏ , β=const toàn dải điều chỉnh Dễ thực tự động hoá Mức độ phù hợp tải Mc = const Pc = var Do ta chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp mạch phần ứng động III PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG PHÁP HÃM DỪNG ĐỘNG CƠ Hãm tạng thái động sinh mô men quay ngược chiều với tốc độ quay rô to Trong tất trạng thái hãm động làm việc chế độ máy phát Như phần trước ta chọn chiều kích từ độc lập lọai động có trạng thái hãm : - Hãm tái sinh - Hãm ngược - Hãm động Sau ta phân tích trạng thái hãm 10 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện k=kTG.kBBĐ.kĐ :hệ số khuyếch đại hệ thống kTG : hệ số khuyếch đại khuyếch đại trung gian kBBĐ : hệ số khuyếch đại biến đổi kĐ : hệ số khuyếch đại động Hệ số khuyếch đại k hệ thống xác định sau : Ta có [ S t ] = n o − n dmmim n o = Δn n omin n Δn = [ S t ].n o = [ S t ] o max (2) D [St] :là lương sai lệch tĩnh cho phép hệ thống [St] ≤ 4% D : dải điều chỉnh Mặt khác : [ S t ] = n o − n dmmim n o n = − dmmim n omin n n o = dmmim (3) − [St ] thay (3) vào (2) ta : n [ S ] n [S t ] Δn = dm t = dm − [ S t ] D − [S t ] từ (1) ta có Δn = R Σ k D n [ S ] I = dm t + γk D.(1 − [ S t ]) I R Σ k D D.(1 − [ S t ] ) k= − 1 γ n dm [ S t ] Trong : γ = 0,008 : hệ số phản hồi âm tốc độ RưΣ = Rư +Rba +Rck =3,49 + 0,212 + 0,559 = 4,261 (Ω) 64 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện D = 70 ;[St] =4% ; Iư = 11,8 (A); kD = k= ndm 3000 = = = 17,67 k e U dm − I R Σ 220 − 4,261.11,8 11,8.4,261.17,67.70(1 − 0,04) − 1 = 62066,08 0,008 3000.0,04 b) Xác định hệ số khuyếch đại BBĐ Để xác đinh hệ số khuyếch đại BBĐ ta có: Ud =Udm+20% → Ud = 220 +220.0,2=264 (v) Udk= 10 (v) Vậy : k BBD = U d 264 = = 26,4 U dk 10 Ta có : k=kTG.kBBĐ.kĐ Nên k TG = = k k BB § k § 62066,08 = 132,375 26,4.17,76 Vậy hệ số khuyếch đại KĐTG : kTG = 132,375 2) Tính chọn biến áp xung Yêu cầu biến áp xung phải tạo xung theo yêu cầu, cách ly mạch điều khiển với mạch lực dể dàng phân bố xung tới cực điều khiển để mở Tiristo a) Chọn tỉ số máy biến áp xung Thông thường máy biến áp xung thiết kế có tỉ số niến áp n = 2÷3 ta chọn n = 65 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện Khi tính chọn ta chọn Tiristo có U đk = (V) ; Ig = 0,3 (A) nên ta chọn U = (V) ; I2 = 0,3 (A) Do điện áp đặt lên cuộn sơ cấp : U1 = 2U2 = 14 (V) I1 = I 0,3 = = 0,15( A) n Mạch từ BAX chọn vật liệu Э330 hình chử E có trụ làm việc phần đặc tính từ hố ∆B = 0,7(tesla), ∆H=50(A/m) Độ từ thẩm lỏi sắt từ : μ= ΔB 0,7 = = 1,4.10 − μ o ΔH 10 − 6.50 Vì có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình sơ chiều dài đường sức từ l= 0,1(m) khe hở lkh = 10-5(m) μ tb = l kh + l μ = 10 − + 0,1 = 5,8.103 1,4.10- Thể tích lỏi sắt từ : V = Q.l = V = Q.l = μ tb μ o tx.S.U.I '2 (ΔB )2 5,8.10 3.10 −6.6.10 −4.0,15.14.0,14 = 2,3 (cm3) (0,7) Trong : Q : tiết diện lỏi sắt I '2 :là dịng thứ cấp quy đổi phía sơ cấp BAX Tra bảng II-2 Điện tử công suất ta chọn kích thước chuẩn máy biến áp xung sau Q = 9,22 (cm2) l =10,03 (cm) H a= 1,2 (cm) h c a a c= 1,2 (cm) 66 SVTH : Trần Minh Tuyến C GVHD: VÕ THU HÀ h 48 B Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện h= (cm) H = 4,2 (cm) C = 4,8 (cm) B = 1(cm) P = (W) b) Số vòng dây cuộn sơ cấp BAX U t x 14.6.10 −4 W1 = = = 172 (vòng) ΔB.Q.k 0,7.0,922.10 − 4.0,76 Với k = 0,76 :là hệ số lấp đầy → Số vòng dây cuộn thứ cấp BAX W2 = W1 172 = = 86 (vịng) n 3) Tính chọn tầng khuyếch đại cuối Tầng khuyếch đại xung sử dụng Tranzitor mắc theo sơ đồ Darlington Một có cơng suất lớn, có hệ số khuyếch đại dòng lớn Chọn Tr8 = Π605 làm việc chế độ xung có U CE =40 (V) ,Icmax = 1.5(A) ,β = 20÷60 chọn ,Ic =0,3 (A) ,β = 20 I B8 = 300 = 15 (mA) 20 Nếu dịng Ic nhỏ xung đối xứng ta thường chọn thêm tầng khuyếch đại trung gian Chọn Tr7 =MΠ25 có UCE =40 (V) ,Icmax = 300 (mA) , β = 13÷25, Ic =30(mA) ,β = 15 I B7 = 30 = (mA) 15 4) Tính chọn khâu đồng hố 67 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện Ở hệ thống ta thiết kế kênh điều khiển dùng máy biến áp đồng pha kết hợp với mạch dịch pha Máy biến áp đồng máy biến áp pha nối Y/Yo có điện áp thứ cấp U2đm= 24 (V) Trên biến áp có đặt thêm cuộn dây thứ cấp để lấy điện áp nguồn nuôi Ta chọn công suất mổi máy BAX 5(W) sơ đồ ta sử dụng 12 BAX ,và tính tốn đến cơng suất nguồn ni cho khối khác Như chọn sơ công suất máy biến áp đồng 100 (W) Mạch dịch pha để dịch pha điện áp đồng U đb chậm sau điện áp đồng U dbo góc 30o Mạch sử dụng linh kiện R o,R1 ,Co để tạo góc lệch pha 30o Ta chọn Ro=2,7 (KΩ) , R1=4,7 (KΩ) , Co = 1(µF) 5) Tính chọn mạch phát sóng cưa Ta có : U rc max = U cc U cc t n (V) → C1.(R + WR1 ) = t n C1.(R + WR1 ) U rc max Với Ucc=15 (V) ;Urc = 12 (V) ;tn = 0,01 (s) C1.(R + WR1 ) = 15 0,01 = 0,0125 (s) 12 Chọn C1 =10-6 (F) ( R + WR1 ) = 0,0125 10 − = 12500 (Ω) Chọn R7 = 10000 (Ω) ,WR1 = 2500 (Ω) Khuyếch đại thuật toán chọn loại µA741 thơng số sau : Ao Zmin Zo Ib UminV UminR Uco Ung USmax fo 100 1MΩ 150Ω 200µA + − 13V + − 15V 2(mV) + − 0,4V + − 18V 1Mhz Hệ số khuyếch đại điện áp hở mạch Trở nháy vào Trở nháy Dịng điện phía cực vào Điện áp vào cực đại Điện áp vào cực đại Điện áp lệch đầu vào Ngưỡng điện áp bảo hoà Điện áp nguồn cực đại Tần số cắt 68 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện 6) Tính tốn tham số điều chỉnh Mc Kω 1+pTω U® (-) Rω (-) RI Ki 1+pTi Kcl (1+pTđk)(1+pTv) 1/RƯ 1+pTƯ K K (-) Jp ω Sơ đồ cấu trúc hệ thống: 69 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện Thơng số tính tốn Pđm Cơng suất định mức =1 (Kw) nđm Tốc độ định mức = 3000 (v/ph) Uđm Điện áp phần ứng định mức = 220 (V) Iđm Dòng điện định mức động = 11,8 (A) Lư∑ Điện cảm phần ứng động = 0,0708 (H) Rư∑ Điện trở phần ứng động = 3,49 Ti Hằng số thời gian khâu phản hồi dòng = 0,002 Tv Hằng số thời gian chỉnh lưu = 0,0033 (Ω) Tđk Hằng số thời gian mạch điều khiển chỉnh lưu = 0,0025 Tω Hằng số thời gian máy phát tốc = 0,003 K= (s) p.N : Hệ số cấu tạo động 2.Π.a GD2 = 0,015 (s) (kg.m2) Tốc độ góc 2Π n n = 60 9,55 ω= ωđm = 3000 = 314 (rad/s) 9,55 Ke = 1,05.K Mđm = Pđm/ ωđm = 1000/314 =3,18 (Nm) Cu = Mđm/Iđm =3,18/11,8 =0,269 Tư = J= Lu 0,0708 = = 0,02 Ru 3,49 GD 0,015 = = 3,75.10 −3 4 Từ sơ đồ cấu trúc điều khiển ta có: Uđ = Kcl.Uđk Chọn Uđk = 10 (V) Kcl = 26,4 Hàm truyền điều chỉnh dòng điện 70 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện RΙ = R.Tu (1 + ) 2.K cl K Ι Tsi p.Tu Tsi = Ti + Tv + Tđk =2ms + 3,3ms + 2,5ms =7,8.10-3s Tư = 0,02(s) Rư = 3,49(Ω) Kcl = 26,4 Chọn Uiđ = 10 Với Ki = ⇒ RΙ = (v) U id 10 = = 0,847 I dm 11,8 3, 49.0, 02 10 (1 + ) = 0, + −3 2.26, 4.0,847.7,8.10 p.0, 02 p Tính hàm truyền điều chỉnh tốc độ Từ sơ đồ cấu trúc điều khiển ta có Uđω = ω.Kω Chọn Uđω = 10 (V) ⇒ Kω = 10 = 0,031 314 Tsω = Tω + 2.Tsi =0,003 +2.7,8.10-3 = 0,0186 (s) Tω = ms Tsi = 7,8.10-3 s J R 3,75.10 −3.3,49 = = 0,18 Tc = Cu 0,269 Rω = (s) K i Cu.Tc R Kϖ 2.Tsω ⇒ Rω = 0,847.0,269.0,18 = 10,1 3,49.0,031.2.0,0186 71 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện PHẦN V KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG Nội dung phần V là: I Mục đích ý nghĩa II Đánh giá chất lượng tĩnh III Các tiêu chất lượng động hệ thống IV Đánh giá chất lượng hệ thống 1) Khảo sát chất lượng chế độ xác lập 2) Khảo sát chất lượng chế độ độ III.Kết luận Sau ta phân tích nội dung chi tiết phần V sau: I Mục đích ý nghĩa Yêu cầu cơng nghệ máy cơng tác tính điều khiển sau lượng hố phân tích chuyển đổi biểu đạt tiêu chất lượng trạng thái ổn định trạng thái động Khi thiết kế hệ truyền động điều khiển tốc độ cần phải khảo sát chất lượng động cần phải dựa vào tiêu chất lượng động hệ thống Chỉ tiêu chất lượng trạng thái động hệ thống điều khiển tự động bao gồm hai tiêu: Tính bám tính chống nhiễu Dưới tác dụng tín hiệu cho trước, tình trạng thay đổi lượng đầu hệ thống dùng tiêu chất lượng bám để mô tả Lúc phương trình biểu diễn 72 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện thay đổi tín hiệu đầu vào khác nhau, thích nghi đầu khơng giống Thường lấy giá trị ban đầu 0, tín hiệu cho trước với trình biến đổi nhảy vọt làm q trình bám điển hình, thích nghi trạng thái động lúc gọi thích nghi nhảy vọt Hệ thống điều khiển vận hành trạng thái ổn định, bị nhiễu sau trình động, xuất trạng thái ổn định (trạng thái xác lập) Trừ sai số trạng thái ổn định, trình động lượng đầu biến đổi bao nhiêu? Phải thời gian khôi phục trở lại trạng thái vận hành ổn định? Do yêu cầu tiêu chất lượng hệ thống ta khảo sát đặc tính động hệ thống điều khiển thiết kế để kiểm tra hệ thống có đạt tiêu chất lượng đưa hay không II Đánh giá chất lượng tĩnh Đường đặc tính tĩnh hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vịng kín dịng điện phụ tải nhỏ I cp biểu thành khơng có sai số tĩnh tốc độ quay, lúc đó, phản hồi âm tốc độ gây tác dụng chủ yếu Sau dòng điện phụ tải đạt tới giá trị Icp, điều chỉnh tốc độ quay bão hoà, điều chỉnh dòng điện tác dụng chủ yếu, hệ thống biểu khơng có sai số tĩnh dịng điện Đó hiệu việc sử dụng hai điều chỉnh tạo thành hai mạch vịng kín ngồi riêng rẽ Đường đặc tính tĩnh rõ ràng tốt so với đường đặc tính tĩnh hệ thống dùng âm tốc độ âm dòng có ngắt Nhưng thực tế hệ số khuếch đại mạch vịng hở khuếch đại thuật tốn vô lớn, đặc biệt tránh tượng trôi điểm lúc dùng “bộ điều chỉnh PI chuẩn” hai đoạn đường đặc tính tĩnh thực tế có chút sai số tĩnh, thể nét đứt hình 5-1 73 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện n A n®m I®m Icp I Hình – Đường đặc tính tĩnh hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vịng kín III Các tiêu chất lượng động hệ thống * Lượng điều chỉnh: ( δmax%) Là sai lệch lớn xảy trình độ gữa đại lượng vật lý đầu thực tế so với giá trị yêu cầu tính theo đơn vị % (sai lệch động) δ max % = ymax − y yc y yc 100 Thông số ảnh hưởng tới tuổi thọ thiết bị δmax nhỏ hệ thống chịu chế độ nhẹ nhàng chuyển trạng thái giá trị phải tính tốn so sánh với hệ số dự trữ * Thời gian độ: tp(s) khoảng thời gian để hệ chuyển từ trạng thái xác lập sang trạng thái xác lập khác mặt lý thuyết thời gian độ vơ Vì kĩ thuật qui định đại lượng vật lý biến đổi khoảng ±3% giá trị yêu cầu ta coi hệ thống giá trị xác lập Chính thời gian q độ tính từ thời điểm bắt đầu chuyển trạng thái đến điểm cuối mà lượng nằm trọn vùng ±3% Với thơng số định độ nhạy hệ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm suất máy Đối với hệ thống xảy trình độ liên tục để đảm bảo chất lượng sản phẩm suất máy phải rút ngắn Với hệ điều khiển chương trình phải đảm bảo t p nhỏ (điều khiển thời gian thực) 74 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện - Số lần dao động: Là số đỉnh nhọn số điểm cực trị đặc tính lượng thời gian độ kí hiệu n (nguyên dương) - Thời gian cực đại tmax: Là khoảng thời gian để hệ thống đạt lượng cực đại ymax - Thời gian ổn định to: Là khoảng thời gian để lượng đạt giá trị ổn định lần yt ymax δ% St% t Hình 5.2 Các tiêu chất lượng động IV Đánh giá chất lượng hệ thống 1) Khảo sát chất lượng chế độ xác lập 75 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện Id KI Rd Ucd Uv (-) γn (-) Rω Udk RI KBBÐ Eb (-) Rd.Id ED KD n Kω Sau rút gọn sơ đồ ta : Ucd E(p) (-) WH(p) K WH = [ [ ( Rω − I d K I ).R I K BBD ] − Rd I d ].K d Trong : Rω = 10,1 (Ω) 10 RI = 0, + p (Ω) KBBD = 26,4 KI = 0.847 KD = 17,67 RD = 3.49 (Ω) 10 WH = (10,1 − 11,8.0,847 ). 0,2 + .26,4 − 3,49.11,8.17,67 p WH = 718,35 − 261,19 p 76 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện Sai lệch chế độ xác lập : exl = Lim p→ p.Ucd + WH K ω p = Lim p →0 10 p =0 261,19 .0,031 + 718,35 − p Vậy hệ thống cho đảm bảo yêu cầu chất lượng xác lập: .Khảo sát chất lượng chế độ độ PHẦN VI THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Trong phần VI có nội dung sau : Nguyên lý khởi động Nguyên lý điều chỉnh tốc độ Nguyên lý ổn định tốc độ Nguyên lý hãm dừng hệ thống Sau ta vào chi tiết cụ thể : VI.1- Nguyên lý khởi động Đóng áp tơ mát cung cấp điện cho hệ thống truyền động điện (mạch kích từ, máy biến áp động lực, nguồn ni mạch điều khiển Khi mạch tạo xung điều khiển tạo xung điều khiển Để điều khiển xung này,chúng đưa tới mạch phát xung để điều khiển mở thyristor thông qua máy biến áp xung Để tạo xung điều khiển, ta phải tạo tín hiệu điều khiển U đk nhờ mạch khuếch đại trung gian tín hiệu so sánh với điện áp cưa Do mạch khuếch đại trung gian tạo tín hiệu U đk nên điều khiển góc mở α chỉnh lưu Khi khởi động dòng khởi động lớn nên mạch vòng dòng điện tham gia vào 77 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện để tự động hạn chế dòng điện đồng thời mạch vòng phản hồi âm tốc độ bị bão hoà UVIC3 = -Ucđ + γn âm ( n nhỏ ) , động khởi độngt rên đoạn đặc tính thứ , tốc độ tăng dần đến điểm D mạch vòng tốc độ tham gia vào để tăng độ cứng đặc tính , động khởi động đoạn đặc tính DC , đến điểm C mạch vịng dịng điện khơng tham gia cịn mạch vòng tốc độ , động đợc khởi động đoạn đặc tính tự nhiên tiến tới làm việc xác lập điểm ứng với tải định mức VI.2 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ Để thay đổi tốc độ động ta thay đổi điện áp chủ đạo biến trở WR Khi Ucđ thay đổi làm cho góc α thay đổi dẫn đến tốc độ thay đổi UVIC2 = -Ucđ + γn Khi thay đổi Ucđ thay đổi góc mở α => Ud thay đổi tốc độ thay đổi theo Ví dụ muốn tăng tốc độ ta tăng Ucđ : UVIC2 âm nhiều lên => URIC2 dương nhiều lên => URIC3 âm nhiều lên , Tr mở nhiều dẫn đến U đk giảm nhỏ tức góc α giảm nhỏ => Ud tăng lên tốc độ tăng theo Quá trinh giảm tốc xảy tương tự ta giảm Ucđ làm cho góc α tăng lên tốc độ giảm xuống VI.3- Nguyên lý ổn định tốc độ Giả sử động làm việc tốc độ quay định, ứng với giá trị điện áp đặt đó.Giả sử lý tốc độ động tăng đột ngột nghĩa γn tăng làm cho Uđk tăng làm cho góc mở α tăng điện áp đặt vào phần ứng động giảm để động trở giá trị ban đầu Nếu lý làm cho tốc độ động giảm tương tự γn giảm làm cho điện áp U đk giảm tạo góc α giảm, điện áp phần ứng động tăng làm cho tốc độ động tăng trở giá trị ban đầu Ví Dụ : tốc độ động tăng , γn tăng lên => UVIC2 = -Ucđ + γn bớt âm , URIC2 bớt dương , UrIC3 bớt âm,TR mở nên Uđk tăng lên , góc α tăng lên dẫn đến Ud giảm nhỏ tốc độ động giảm theo cho phù hợp lượng đặt ban đầu 78 SVTH : Trần Minh Tuyến GVHD: VÕ THU HÀ ... HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện PHẦN II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ * Đặt vấn đề Căn vào kết phần I sơ đồ cấu trúc hệ thống. Ở phần ta thiết kế sơ đồ nguyên lý Sơ đồ ngyên lý hệ thống truyền động. .. khiển khống chế mạch động lực thực trình biến đổi Nội dung phần II gồm: Chương I Thiết kế sơ đồ mạch động lực Phân tích sơ đồ BBĐ chỉnh lưu 2 .Sơ đồ mạch lực Chương II Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển... VÕ THU HÀ Đồ Án Tự Động Truyền Động Điện CHƯƠNG I : THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐÔNG LỰC Phân tích sơ đồ biến đổi chỉnh lưu Theo yêu cầu đề tài ta sử dụng biến đổi sơ đồ hình cầu pha a) Sơ đồ nguyên