Chuyên đề đo tốc độ và điều khiển động cơ điện

Chuyên đề đo tốc độ và điều khiển động cơ điện tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về t...

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây việc sản xuất hàng hoá phục vụ nhu cầutrong đời sống sinh hoạt cũng như công trong nghiệp đã có những bướctiến rất lớn Đó là những dấu Ên về sự phát triển của mọi ngành trong khoahọc kỹ thuật nói chung trong đó ngành điện, điện tử đã có những phát triểnmột cách rất đáng kể

Việc ra đời của những mạch tổ hợp có lớn, cực lớn với khả năng lậptrình kỹ thuật điện tử

Những dây chuyển sản xuất tự động làm việc nhịp nhàng và chínhxác trong đó phải kể đến sự linh động, hợp lý và chính xác của sự chuyểnđộng mà chủ yếu là kỹ thuật đo lường và điều khiển đã đem lại kết quả đầytính ưu việt Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối vớimáy tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập và xử lý với tốc độ cao đã

xử lý các kết quả đo để tìm ra phương án có điều khiển tối ưu

Chuyên đề đo tốc độ và điều khiển động cơ điện là một khâu bắt đầucủa mọi công nghệ sản xuất nó là một khâu đo lường có điều khiển trựctiếp đến đại lượng cần đo nhằm duy trì hay tác động đến đôí tượng đo đểđáp ứng yêu cầu trong công nghệ đã đặt trước

Để có được hiểu biết về hệ thống đo lường và điều khiển hệ thốngnói chung đo lường và điều khiển động cơ điện nói riêng em xin được chânthành cám ơn đến thầy giáo Nguyễn Vũ Sơn, người trực tiếp hướng dẫn vàtập thể các thầy cô giáo trong khoa Điện tử - Viễn thông và những ngườiđồng nghiệp trong các công ty mà em đã đến tìm hiểu

Hà Nội, ngày 25 tháng 6 năm 2002

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO TỐC ĐỘ VÀ ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG CƠ

Trong hệ truyền động điện tự động điều chỉnh nói chung và hệtruyền động điện cơ kết hợp đo tốc độ và điều chỉnh động cơ điện nói riêngbao giê cũng có một cấu trúc chung được trình bày như trên hình 1-1

Hình 1-1 Cấu trúc chung của hệ điều chỉnh tự động đo lường và điều

khiển động cơ điện.

1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ GỒM:

CHƯƠNG II

HỆ THỐNG ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG

Tốc độ quay của động cơ điện là một đại lượng vật lý không mang đặctrưng của đại lượng điện vậy để đo được tốc độ của động cơ người ta phảiđặt ra phương pháp và cách thức đo Để từ đó thiết kế và chế tạo ra nhữngthiết bị đo cho phù hợp

Trong quá khứ việc ứng dụng của cơ học và quang học đã giúp Ých cho

kỹ thuật đo lường Hiện tại và tương lai với tốc độ phát triển ngày một hoànthiện hơn của ngành điện, kể cả về lý thuyết và những công nghệ cao trong

kỹ thuật vi điện tử thì điện tử đã từng bước thay thế và chiếm một vị trí chủchốt cho các thiết bị trong hệ thống đo lường và điều khiển Các đại lượngkhông điện được các cảm biến đo lường chuyển đổi sang tín hiệu điện Cáctín hiệu này được các mạch điện tử chế biến cho phù hợp với mạch đo.Những ưu điểm của mạch điện tử:

- Độ nhạy thích hơp

- Tiêu thụ năng lượng Ýt

- Tốc độ xử lý nhanh

- Dễ tương thích truyền đi xa

- Độ tin cậy cao

- Dễ thích nghi với các đại lượng đo

2 CHỨC NĂNG CỦA ĐO LƯỜNG TỐC ĐỘ

- Tốc độ làm việc của máy sản xuất chính là tốc độ quay của động cơđiện truyền cho nó vì vậy tốc độ truyền động là đại lượng điều chỉnh chính.Thiết bị đo tốc độ có vai trò quan trọng quyết định đến chất lượng động vàtĩnh của hệ truyền động Hiện nay, đo tốc độ động cơ điện người ta thườngdùng các loại cảm biến để biến đổi tốc độ quay của động cơ thành tín hiệu

điện dùa theo định luật cảm ứng điện từ và các cảm biến loại xung và số để

đo tốc độ

3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO TỐC ĐỘ

Theo cách thức đo, quá trình đo ta có thể phân ra 2 phương pháp đó

3-1 Phương pháp đo trực tiếp:

a) Định nghĩa về phép đo trực tiếp:

Đây là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duynhất Cách đo này cho ta kết quả ngay giá trị của đại lượng cần đo.Dụng cụ đo của phép đo này mang tính chuyên dùng, nó được thiết kếphù hợp với đại lượng cần đo

b) Sơ đồ khối tổng quát của phép đo trực tiếp:

Hình 3-1: Sơ đồ khối tổng quát của dụng cụ đo trực tiếp.

c) Đo tốc độ quay của một trục quay bằng tốc độ kế cầm tay:

a Cấu tạo bên ngoài của tốc độ kế:

Hình 3-2: Hình dáng bên ngoài của tốc độ kế cầm tay.

b Nguyên lý cấu tạo của tốc độ kế:

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của một thiết bị đo tốc độ vòng quay loại đơn giản.(1) là nam châm vĩnh cửu có thể quay trơn tự do và được nối với trụccủa động cơ cần kiểm tra qua một trục dẫn mềm hoặc mốt đầu tỳ kiểu contu.

c Nguyên lý làm việc của thiết bị:

Khi nam châm vĩnh cửu (1) quay làm cho từ trường mà nó tạo racòng quay theo và quét lên đĩa nhôm (2),như vậy đĩa nhôm (2) khi đó cómột từ trường biến đổi Tốc độ quay của từ trường chính là tốc độ do namchâm (1) quay hay chính là tốc độ quay của đại lượng cần kiểm tra Trênđĩa nhôm (2) xuất hiện dòng cảm ứng, dòng điện này tác dụng với từtrường của nam châm (1) và tạo ra một mômen điện từ Mômen này làmcho đĩa nhôm (2) quay theo chiều quay của nam châm (1) Độ lớn mômennày hoàn toàn tỷ lệ với tốc độ quay của nam châm (1)

Khi đĩa nhôm quay làm trục (5) quay theo

Khi trục (5) quay làm kim chỉ thị cũng quay theo, trên khắc độ củachỉ báo được chia sao cho phù hợp với giá trị tốc độ của động cơ.

Khi trục (5) quay đồng thời nó cũng làm cho lò xo (4) còng quay theo nên

nó đã tạo ra một mômen cản Độ lớn của mômen cản này tỷ lệ với góc xoaycủa trục (5) Còn chiều thì mômen cản này có chiều ngược với chiều củamômen điện từ do đĩa nhôm (2) tạo ra

Vậy đĩa nhôm sẽ dừng lại tại vị trí mà Mđtừ = Mcản

Nhận xét:

- Ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ chủ yếu là cơ khí

+ Không tiêu hao năng lượng

+ Kết cấu chắc chắn, độ tin cậy cao

- Mặt khác người ta có thể chế tạo một cách hợp lý kết cấu để làm tốc độ kếkiểm tra tốc độ quay của những thiết bị đơn lẻ

3-2.Phương pháp đo gián tiếp

Để khắc phục những hạn chế của phương pháp đo trực tiếp như đãgiới thiệu phần trên Trong kỹ thuật và nhất là trong lĩnh vực đo lường vàđiều khiển tốc độ cho động cơ điện trong hệ thống điều chỉnh truyền độngđiện độ chính xác của thiết bị đo lường có ảnh hưởng rất lớn đến chấtlượng điều chỉnh, bởi vì nhiệm vụ của nó là phải phản ánh chính xác trạngthái làm việc của hệ để từ đó đi đến điêù khiển hệ Do vậy yêu cầu đối với

các thiết bị đo lường là phải đảm bảo độ chính xác cao trong chế độ động

và chế độ tĩnh, ngoài ra phải đảm bảo không bị nhiễu loạn do bên ngoài tácđộng

a) Định nghĩa phương pháp đo tốc độ gián tiếp

Đại lượng cần đo được qua bộ cảm biến chuyển đổi đại lượng cần đo sangmột đại lượng điện và được bộ chế biến xử lý tín hiệu chỉnh sửa để tạo rađược quan hệ: Giá trị cần đo =K  tín hiệu điện Tín hiệu điện sau đóđược chuyển đến cơ cấu chỉ thị dưới dạng kết quả là giá trị của đại lượngcần đo

Đây cũng chính là cấu trúc của hệ thống đo lường

b)Sơ đồ khối tổng quát

Hình 2-4: Sơ đồ khối chung nhất cho hệ thống đo lường điện tử.

Ba bộ phận cơ bản của hệ thống đo lường nói trên được thiết lậpriêng về từng bộ phận, mỗi bộ phận có chức năng và có yêu cầu kỹ thuậtriêng, song nó được liên kết với nhau để tạo nên hệ thống đo bởi cácphương pháp nối ghép có thể là cáp điện, có thể là sợi quang tuỳ theo đặcthù của tín hiệu

4-PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI TRONG HỆ THỐNG

4-1.Cảm biến đo tốc độ

Việc đo tốc độ quay của động cơ điện ngoài việc xác định giá trị củatốc độ tại những thời điểm cần khảo sát nó còn mang mét ý nghĩa là đạilượng điều chỉnh chính trong hệ thống điều chỉnh tự động truyền độngđiện Vì vậy thiết bị đo tốc độ có vai trò quan trọng quyết định đến chấtlượng động và tĩnh của truyền động

§¹i

l-îng

®o

Trong kỹ nghệ các cảm biến dùng để đo tốc độ quay dùa trên địnhluật Faraday e = - d/ dt để tạo ra những cảm biến theo nguyên lý của máyphát và được gọi là máy phát đo tốc độ và cũng có 2 loại là một chiều vàxoay chiều, ngoài ra còn có các bộ cảm biến đo tốc độ xung và số.

4-1-1.Cảm biến đo tốc độ quay loại điện từ

a) Tốc độ kế điện từ loại DC

Yêu cầu đối với máy phát tốc một chiều là: điện áp một chiều có chứa

Ýt thành phần điện áp xoay chiều tần số cao và phải đảm bảo tỷ lệ với tốc

độ quay của động cơ Không được trễ nhiều về giá trị cũng như về dấu sovới biến đổi của đại lượng đo Ngoài ra phải đáp ứng yêu cầu là điện ápphát ra không phụ thuộc vào tải và biến đổi của nhiệt độ Để đáp ứng yêucầu trên thì về mặt cấu tạo phải làm sao để máy phát một chiều phải có từthông không đổi trong toàn vùng điều chỉnh tốc độ ( từ giới hạn min max ) vì vậy phải hạn chế tổn thất mạch từ bằng việc sử dụng vật liệu từ có

từ trễ hẹp và sử dụng các lá thép kỹ thuật điện mỏng để hạn chế dòng điệnxoáy về cấu tạo được chia làm 2 phần chính

+ Phần cảm ( phần đứng yêu) gọi là Stato được cấu tạo bởi vật liệu

sắt từ như đã nói trên và nó mang 2p cực được hình thành do sự quấn dâyhoặc nam châm vĩnh cửu

+ Phần quay ( phần ứng ) hay còn gọi là Rôto cũng được cấu tạo từ

các lá thép kỹ thuật điện ghép lại Phần ứng được tạo các rãnh song songvới nhau và song song với trục của Rôto

Trong rãnh có đặt các thanh dẫn số thanh dẫn n = 2K, các đầu dây rađược nối với các phiến góp tương ứng Tập hợp các phiến góp được gọi là

cổ góp và trên đó có bố trí một cặp chổi than với lực tỳ thích hợp để lấyđiện ra Sức điện động thu được có dạng

Đối với máy phát 1pha dùng 2cuộn dây đặt lệch nhau một góc 90o

còn đối với máy 3pha dùng mạch xác định thứ tự pha để xác định chiềuquay

Cảm biến điện từ loại Ae thực chất là một mỏy phỏt điện xoay chiềuloại nhỏ phần quay được nối với trục của động cơ mà ta cần kiểm tra tốc

độ Phần quay là một nam chõm vĩnh cửu cú một hoặc là nhiều cặp cực.Phần cảm được quấn dõy cú thể là một pha, ba pha hoặc nhiều hơn sức điệnđộng thu được ở phần cảm cú dạng E = E0sin  t với E =K1. ;  = K2.K1,K2 phụ thuộc vào cấu tạo của mỏy

4-1-2.Cảm biến đo tốc độ loại xung số

Chi tiết thử nghiệm thường là một đĩa được gắn lờn trục quay mà cần xỏcđịnh tốc độ Đĩa thường được cấu tạo cú dạng tuần hoàn, trờn đĩa thườngđược chia làm P phần bằng nhau, mỗi phần được đỏnh dấu mang một đặctớnh như lỗ, răng, v v

Một cảm biến phõn tớch được đặt đối diện với chi tiết thử nghiệm,phõn tớch (đếm) số phần tử đó đỏnh dấu đi ngay qua, đồng thời tạo ra mộtmặt tớn hiệu xung tương ứng Tần số f của tớn hiệu xung tạo ra bởi cảm biến

cú giỏ trị :

f = p.NTrong đú: N là số vũng quay của chi tiết thử nghiệm trong đơn vịthời gian

p là số phần tử được đỏnh dấu trờn đĩa

Việc chọn cảm biến được gấn liền với loại vật liệu làm đĩa quaycũng như phần tử đỏnh dấu trờn đĩa Người ta sử dụng tuỳ theo trường hợp,hoặc một trong những cảm biến do giới hạn hai đầu hoặc một cảm biếnquang

Ưu điểm của tốc độ kế loại xung là cấu tạo đơn giản, chắc chắn, bảoquản dễ dàng mặt khỏc nú khụng tạo nờn tiếng ồn khụng cú nhiễu ký sinhđồng thời việc biến đổi sang tớn hiệu số đơn giản Dựa theo nguyờn tắc trờnngười ta tạo ra cỏc cảm biến sau:

a) Cảm biến từ trở thay đổi:

Nam châm Cuộn dây

Khe hở không khí

Hình 2.1: Nguyên tắc của tốc độ

kế loại từ trở thay đổi

- Cấu tạo: (Hình vẽ)

- Nguyờn lý hoạt động: Cuộn dõy phõn tớnh cú lừi sắt từ cho phộp một từ thụng đi qua nó Nam chõm tạo ra từ thụng và khộp mạch qua lừi sắt của cuộn dõy Cuộn dõy được đặt đối diện với đĩa cũng cấu tạo bởi vật liệu sắt từ ( Hỡnh vẽ ) sự dịch chuyển của đĩa sẽ tạo ra sự giỏn đoạn của mạch

từ, ( do cấu tạo của đĩa ) từ trở của lừi cuộn dõy thay đổi, khi đú cuộn dõy

sẽ cú sức điện động cảm ứng mà tần số tỷ lệ với vận tốc quay của đĩa

Độ lớn của sức điện động cũng phụ thuộc vào tốc độ và khoảng cỏch khe

hở mà mạch từ tạo nờn Nú giảm rất nhanh khi khoảng cỏch tăng lờn ngoài

ra nú cũn phụ thuộc với tốc độ quay đối với tốc độ bộ sức điện động rất nhỏ

và trong phạm vi này người ta gọi là vựng chết khụng thể đo được

b)Cảm biến tốc độ loại quang học:

-Cấu tạo:

Gồm một nguồn sỏng và một bộ phận tớch quang cú thể là điụt quang hoặc Tranristo quang

Đĩa quay được đặt giữa hai phần tử trờn Cấu tạo của đĩa cú thể làm bằng vật liệu trong suốt và cú những mảng chắn ỏnh sỏng gắn đều nhau hoặc ngược lại, đĩa cú thể làm bằng vật liệu khụng cho ỏnh sỏng chiếu qua trờn chu vi của đĩa người ta tạo ra những (lỗ, khe) cú khoảng cỏch đều nhau theo chu vi

Nguồn sáng

Thấu kính

Bộ phân tích quang

Hình 2.2: Nguyên tắc cấu tạo chuyển đổi quang học

Bộ phận phân tích nhận được một lượng ánh sáng được điều khiểnbởi đĩa quay sẽ tạo ra một tín hiệu điện có tần số tỷ lệ với vận tốc quay còn,biên độ độc lập với vận tốc Khoảng đo vận tốc phụ thuộc:

+ Mét mặt số lần gián đoạn trên đĩa ( sè phần tử đánh dấu)

+ Mét mặt do băng thông của bộ phận tính và mạch điện đi kèm

4-2 Khối xử lý tín hiệu:

Thông thường tín hiệu cảm biến thường đã được chuẩn hoá theo mộtchuẩn nhưng thực tế nó vẫn chưa thể tương thích với cơ cấu hiển thị Cóthể tín hiệu ra quá lớn hoặc quá nhỏ về mặt biên độ hoặc về đặc tính nênnhất thiết phải qua khâu xử lý và chế biên tín hiệu với mục đích là hạn chế,khuyếch đại hoặc chỉnh sửa sao cho tín hiệu phản ánh trung thực và tuyếntính với đại lượng cần đo Bộ phận này bao gồm mạch phân tầm đo, mạchđiều chỉnh tổng trở, mạch khuyếch đại, mạng lọc, mạch chỉnh lưu, mạchsửa dạng tín hiệu, mạch biến đổi tín hiệu A/D hoặc D/A v v

4-3 Khối chỉ thị kết quả:

Bộ chỉ thị kết quả là giao diện giữa con người và dụng cụ đo, là thiết

bị đưa ra kết quả mà hệ thống đo được, có thể là con số có thể là kim chỉlên khắc độ

Bộ chỉ thị được phân làm hai loại:

4-3-1 Bộ chỉ thị kim:

Bộ chỉ thị kim:

Chính là bộ biến đổi điện cơ, cơ cấu biến đổi điện cơ bao gồm phầntĩnh và phần quay Tuỳ theo phương pháp biến đỏi năng lương điện từngười ta chia thành những cơ cấu sau:

- Cơ cấu từ điện

- Cơ cấu đo điện từ

- Cơ cấu đo điện động

- Cơ cấu đo sắt điện động

- Cơ cấu đo cảm ứng.

- Cơ cấu đo tĩnh điện

4-3-2.Bé chỉ thị số:

Ngày nay việc đo lường số đang được ứng dụng rộng rãi trong kỹthuật đo lường vì nó có những ưu điểm rất lớn, độ chính xác cao, đọc kếtquả chính xác liên kết với hệ thống tính toán, điều khiển số rất thuận lợi.Trong đo lường số bộ phận chỉ thị thường có hai loại:

a) Chỉ thị số bằng đèn phóng điện nhiều cực:

Dùa trên nguyên lý đèn Nêông 1 Anốt và 10 Katốt có hình các số từ

0 đến 9 Khi Katốt nào được kích thì Katốt đó sẽ sáng và con số đó đượcxuất hiện

Ưu điểm của loại chỉ thị này là có độ sáng rõ nhưng tiêu thụ côngsuất lớn và cần có điện áp cao

b) Chỉ thị bằng Điốt phát quang hoặc tinh thể lỏng ghép 7thanh:

Điốt phát quang là chất bán dẫn phát sáng khi đặt vào điện ápp mộtchiều còn tinh thể lỏng dưới tác dụng của điện áp sẽ chuyển pha từ trạngthái trong suốt sang trạng thái mờ và ta có thể nhìn thấy màu sắc ở nềnđằng sau thanh

Cả 2 loại này đều tiêu thụ công suất nhỏ Loại tinh thể 0,1A cho 1thanh, loại điốt phát quang là 10mA

5 Hệ thống đo lường cú điều khiển

5.1 Hệ thống đo lường dạng tương tự

Tớn hiệu đo được tạo ra từ bộ cảm biến đo lường do đại lượng đo tỏcđộng vào Sau khi qua mạch chế biến tớn hiệu thỡ tớn hiệu này đi vào bộhiển thị kết quả, tại đõy kết quả cú thể được thụng bỏo trờn màn ảnh, đượclưu trữ trong thiết bị ghi hoặc qua thiết bị được đọc rồi đưa đến khõu xử lý

và sử dụng kết quả Ngoài ra hệ thống đo lường cũn liờn kết với hệ thốngđiều khiển tự động bằng cỏch lấy tớn hiệu từ đầu ra của bộ chế biến quamạch so sỏnh với tớn hiệu đặt (tớn hiệu chuẩn) để điều khiển đối tượng đangđược đo

Vớ dụ: trong hệ đo và điều khiển tốc độ động cơ đõy được gọi là khõu hồitiếp theo tốc độ để quy trỡ tốc độ của động cơ so với tốc độ đặt

Sử dụng kết quả

Tín hiệu

đặt

Mạch so sánh

5.2 Hệ thống đo lường dạng số

Hệ thống đo lường điện tử dãy số kết hợp với thiết bị vi xử lý thamgia vào hệ thống đo lường nhằm mục đích xử lý nhanh tín hiệu đo khảnăng chống nhiễu tốt hơn so với tín hiệu đo ở dạng tương tự khi truyền đi

xa Cách ly tốt hơn và dễ thực hiện (phối ghép bằng tín hiệu quang Opso Coupler) Đây cũng là hình thức thường sử dụng hiện nay

-Với sự phát triển của máy tính cá nhân (PC), hệ thống đo lường dùng

kỹ thuật số, dùng PC thực hiện tự động hoá hệ thống đo lường ở mức caohơn và thuận lợi hơn khi sử dụng Điều đó cho chóng ta thấy được xu thếmáy tính hoá thiết bị đo lường

Trong hệ thống đo lường dùng kỹ thuật số, tín hiệu dạng tương tựđược chuyển đổi sang tín hiệu số bằng các mạch chuyển đổi ADC để cho

bé vi xử lý P hoạt động, sau đó để có tín hiệu dạng tương tự thì ta lại khôiphục lại qua mạch DAC

Ngoài ra hệ thống đo lường dạng số còn có ưu điểm là sự hoạt độngthông minh nhờ vào chương trình (phần mềm software) cài đặt vào máytính để xử lý tín hiệu đo lường và điều khiển hệ thống tự động hoá cho cảdây chuyền sản xuất

CHƯƠNG III

C¶m

biÕn

ChÕ biÕn tÝn hiÖu

HiÓn thÞ sè

DAC

M¸y ghi (in)

Ch ¬ng tr×nh

F

Bé ®iÒu khiÓn logic

ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn

§¹i l îng ®o quan s¸t

TÝn hiÖu vËt lý

H×nh 5.2: HÖ thèng ®o l êng ®iÖn tö d¹ng sè cã ®iÒu khiÓn kÕt hîp víi P

ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

1.TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Động cơ điện được sử dụng rất rộng rãi do có nhiều ưu điểm so vớinhiều loại động cơ khác Hiệu suất cao, tác động nhanh, dễ dàng điều khiển

và tự động hốa, làm việc tin cậy, hệ thống cung cấp năng lượng tiện lợi vàkinh tế Chính vì vậy mà hầu hết các máy sản xuất đều được truyền độngbằng động cơ điện

Các phần tử cơ bản của một hệ thống truyền động điện bao gồm:

(a) Động cơ điện: chức năng biến đổi điện năng thành cơ năng quaycác máy sản xuất

(b) Máy sản xuất: là thiết bị cơ khí thực hiện chức năng theo côngnghệ sản xuất

(c) Bộ biến đổi: Dùng để biến đổi nguồn điện lưới thành nguồn điệnphù hợp với phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ

(d) Hệ thống điều khiển và bảo vệ nhằm thực hiện các chức năng:

4 - Mở máy và hãm máy thực hiện chức năng hạn chế dòng điện vàmômen của động cơ trong giới hạn cho phép với thời gian ngắn nhất

- Điều chỉnh tốc độ của động cơ theo yêu cầu của công nghệ đòi hỏi

- Bảo vệ động cơ khi quá tải và ngắn mạch

Hình 3-1: Sơ đồ khối một hệ thống truyền động điện.

Trong hệ truyền động cho trong hình trên ta đi xem xét và tìm hiểucác phương pháp điều khiển tốc độ cho động cơ điện

L íi

HÖ thèng ®iÒu khiÓn vµ b¶o vÖ

Nguyên lý làm việc của tất cả các máy điện quang đều dùa vào haiđịnh luật điện từ cơ bản là:

+ Định luật cảm ứng điện từ Định luật Faraday

+ Định luật về cực điện từ Định Laplace

Đó là định luật cơ bản của động cơ biến đổi cơ năng thành điệnnăng

Tuỳ theo cách tạo ra từ trường, kết cấu của mạch từ và dây cuốn mà ta có 4loại động cơ sau

1> Động cơ không đồng bộ

2> Động cơ đồng bộ

3> Động cơ một chiều

4> Động cơ xoay chiều có vành góp

2.PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

2-1.Những chỉ tiêu của hệ điều chỉnh tốc độ đối với động cơ điện

Điều chỉnh tốc độ truyền động điện là dùng phương pháp thuần tuýđiện tác động lên bản thân hệ truyền động điện ( Nguồn và động cơ điện )

để thay đổi tốc độ quay của động cơ điện

Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn

cứ vào một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản các chỉ tiêu naỳ cũng đượctính đến khi thiết kế hoặc chỉnh định các hệ thống truyền động điện Đó làcác chỉ tiêu:

2-2.Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

2-2-1.Phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều.

Phương trình đặc tính cơ biểu thị quan hệ giữa tốc độ quay của động cơvới mômen điện từ của động cơ

n = f ( M )Trong đó: n: là tốc độ quay của động cơ

M: là mômen điện từ của động cơ

Là phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều

Trong đó Ce, CM đều là những hệ số phụ thuộc vào kết cấu của động

cơ và dây quấn của động cơ

Vậy việc điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều có thể thựchiện được bằng cách thay đổi các thông số sau:

- Điện áp đặt vào động cơ: U

- Điện trở mạch phần ứng của động cơ: Rư

- Từ thông kích thích của động cơ: 

Tuỳ theo tính chất và yêu cầu công nghệ mà người ta có thể thựchiện điều chỉnh tốc độ cho động cơ điện một chiều theo mét trong ba

phương pháp nói trên hay cũng có thể kết hợp cả hai hoặc cả ba để mở rộngphạm vi điều chỉnh tốc độ với mục đích là tăng năng xuất lao động.

Sau đây ta sẽ lần lượt xét phương pháp điều chỉnh tốc độ cho từng loạiđộng cơ một chiều cụ thể

Phương pháp biểu thị sự quan hệ giữa tốc độ động cơ với mômenquay của động cơ gọi là phương trình đặc tính cơ của động cơ

n = f ( M )

Từ phương trình trên ta thấy đối với động cơ điện một chiều việcthực hiện thay đổi tốc độ của động cơ có thể thực hiện được bằng cách thayđổi các đại lượng , U, Rư

- Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi  được áp dụngtương đối phổ biến, vì nó có thể thay đổi liên tục và kinh tế trong quá trìnhđiều chỉnh hiệu suất   contg vì sự chiều chỉnh thực hiện tác động lênmạch kích từ có công suất rất nhỏ so với công suất của động cơ Song vềdải điều chỉnh của nó tương đối hẹp bởi vì tốc độ điều chỉnh chỉ có thể lớnhơn tốc độ định mức vì không được phép tăng  > đm, mặt khác bị hạnchế bởi điều kiện cơ khí và khả năng đảo chiều

- Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách ghép thêm điện trở phụvào mạch phần ứng để làm tăng Rư Phương pháp này chỉ có thể điều chỉnhđược tốc độ ( tốc độ định mức và kèm theo tổn hao năng lượng trên điệntrở phụ dẫn đến làm giảm hiệu suất của động cơ điện ) Vì vậy phươngpháp này chỉ áp dụng ở động cơ điện có công suất nhỏ vì trên thực tếthường dùng cho các động cơ trên máy trục hoặc trên các máy vận tải

- Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi điện áp đặtvào phần ứng chúng chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ quay dưới tốc độ địnhmức của động cơ điện nhưng phương pháp này không gây tổn hao trongđộng cơ điện nhưng đòi hỏi nó phải có nguồn riêng mà nguồn đó có thểthay đổi được điện áp