Bài giảng cơ sở truyền động điện chương 3 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HỐ ThS KHƯƠNG CƠNG MINH HỌC PHẦN: CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHƯƠNG Đà nẵng 2021 CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ: •3.1.1 Các định nghĩa: • Hệ thống truyền động điện không làm nhiệm vụ biến đổi điện thành năng, mà cịn điều khiển q trình làm việc cấu công tác theo yêu cầu công nghệ máy sản xuất u cầu cơng nghệ đảm bảo hệ có khả đặt trước thông số gia công cho tứng công đoạn, trì thơng số với độ xác (như tốc độ, mơmen, gia tốc, ví trí cấu công tác v.v…), cưỡng thay đổi giá trị theo ý muốn, hạn chế giá trị chúng theo mức cho phép trình công nghệ theo khả độ bền, độ tải máy C3-1 CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ: •3.1.1 Các định nghĩa: •a) Các thơng số đầu hay cịn gọi thơng số điều chỉnh: •Đó mơmen M, tốc độ  động cơ, … •Do M  trục mặt phẳng tọa độ đặc tính [M, ], nên việc điều chỉnh chúng thường gọi “điều chỉnh tọa độ” •b) Các thơng số đầu vào hay cịn gọi thơng số điều chỉnh: •+ Đối với động điện chiều, thông số đầu vào điện trở phần ứng Rư (hoạc Rưf), từ thông  (hoặc điện áp kích từ Ukt; dịng điện kích từ Ikt) điện áp phần ứng Uư C3-1 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ: •3.1.1 Các định nghĩa: •+ Đối với động điện khơng đồng bộ, thông số đầu vào điện trở mạch rôto R2 (hoạc R2f), điện trở mạch stato R1, điện kháng stato X1, điện áp stato u1 tần số dịng stato f1 •+ Đối với động đồng bộ, thơng số đầu vào tần số dịng điện stato f1 •c) Các phần tử điều khiển: •Là thiết bị dụng cụ làm thay đổi thông số đầu vào •Chú ý, người ta thường gọi việc điều chỉnh thông số đầu “điều khiển động điện” C3-1 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ: •3.1.2 Mục đích điều chỉnh thơng số đầu đ/cơ: •Tùy theo u cầu công nghệ máy sản xuất, việc điều chỉnh M,  nhằm thực mục đích sau: •+ Đặt giá trị làm việc trì mức đạt đó, ví dụ trì tốc độ làm việc phụ tải thay đổi ngẫu nhiên •+ Thay đổi thơng số theo quy luật yêu cầu, ví dụ thời gian khởi động tăng tốc động thang máy từ lên đến tốc độ ổn định, mômen lúc đầu phải tăng tuyến tuyến tính theo thời gian, sau giữ khơng đổi, cuối giảm tuyến tính M = Mc •+ Hạn chế thơng số mức độ cho phép, ví dụ hạn chế dịng điện khởi động Ikđ ≤ Icp •+ Tạo quy luật chuyển động cho cấu công tác (tức cho trục động cơ) theo quy luật cho trước đầu vào với độ C3-1 xác 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ: •3.1.3 Điều chỉnh khơng tự động điều chỉnh tự động: •a) Điều chỉnh khơng tự động: •Là việc thay đổi thông số đầu cách tác động lên thông số đầu vào cách rời rạc Mỗi lần tác động ta có giá trị khơng đổi thông số đầu vào tương ứng ta đường đặc tính (nhân tạo) Khi động làm việc, nhiễu loạn (như phụ tải thay đổi, điện áp nguồn dao động, …) tác động vào hệ, thông số đầu vào giữ không đổi nên điểm làm việc động di chuyển đường đặc tính •Người ta gọi dạng điều chỉnh “điều chỉnh tay” hay “điều chỉnh khơng tự động” “điều chỉnh vịng hở” Phương pháp điều chỉnh đơn giản nên dùng hệ truyền động điện đại, nhiên khơng đảm bảo cácC3-1u cầu cao chế độ công nghệ 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ: •3.1.3 Điều chỉnh khơng tự động điều chỉnh tự động: •b) Điều chỉnh tự động: •Được thực nhờ thay đổi liên tục thông số đầu vào theo mức độ sai lệch thông số đầu so với giá trị định trước, nhằm khắc phục độ sai lệch Như có tác động nhiễu làm ảnh hưởng đến thống số đầu ra, thơng số đầu vào thay đổi động có đường đặc tính khác, điểm làm việc động dịch chuyển từ đường đặc tính nhân tạo sang đặc tính nhân đạo khác vạch đường đặc tính hệ điều chỉnh tự động •Vì định nghĩa: “đặc tính hệ điều chỉnh tự động quỹ tích điểm làm việc động vơ số đặc tính hệ điều chỉnh vòng hở” Hay gọi “quỹ đạo pha tọa độ đặc tính cơ” C3-1 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ: •3.1.3 Điều chỉnh không tự động điều chỉnh tự động: •b) Điều chỉnh tự động: •Việc thay đổi tự động thông số đầu vào thực nhờ mạch phản hồi, mạch lấy tín hiệu từ thơng số đầu thơng số liên quan đến đầu ra, đưa trở lại gây tác động lên thơng số đầu vào, tạo thành hệ có liên hệ kín đầu đầu vào Vì người ta gọi hệ hệ “điều chỉnh vòng kín” Hệ điều chỉnh tự động phức tạp đảm bảo tiêu chất lượng cao C3-1 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ: •3.1.3 Điều chỉnh không tự động điều chỉnh tự động: •c) Nhiễu thông số đầu ra: •Đối với hệ truyền động động điện, có hai thông số đầu chủ yếu mômen tốc độ Có nhiều loại nhiễu gây tác động lên thông số điện áp nguồn, tần số lưới điện, nhiệt độ môi trường, hệ số tự cảm cuộn dây, … ta quan tâm đến tác động nhiễu loạn chủ yếu •Khi điều chỉnh tốc độ, thông số điều chỉnh , thông số điều chỉnh thông số tạo đặc tính nhân tạo, cịn chủ yếu phụ tải biểu thị mơmen cản Mc, dịng tải Ic •Ngược lại, điều chỉnh mơmen dịng điện, thơng số điều chỉnh M I, nhiễu loạn chủ yếu lại tốc độ  Sự ảnh hưởng qua lại hai đại lượng M  thể C3-1bằng đường đặc tính phương trình CHƯƠNG 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3.2 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG: •3.2.1 Chỉ tiêu chất lượng động (chế độ độ): •* Độ điều chỉnh max (max  40% nhỏ hơn) •* Thời gian độ Tqđ (Tqđ nhỏ tốt) •* số lần dao động n ( n = 23 tốt) h  max 5% h ≡ xl C3-1 Tqđ Hình 3-1: Đặc tính q độ t 10 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: • + Nguyên lý điều chỉnh: + - Uư Ckt U ö R ö + R öf   M K (K) Rktf   = o   Ikt E a) Iư C3-1 Rưf • Ta thấy thay đổi Rưf  thay đổi, cịn o = const,  thay đổi 20 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: • + Đặc tính điều chỉnh: +  - Uư o TN đm Ckt 1 Rktf 2 Ikt a) E Iư Rưf1 > Rưf b) Rưf2 > Rưf1 Mnm Mc M Hình 3-3: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi Rưf b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi Rưf • C3-1 Như vậy: < Rưf1 < Rưf2 < đm > 1 > 2 > , 21 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: • + Các tiêu chất lượng: • S% >, đ.ch sâu  S%  • D Rưf2 > Rưf1 2 Đ Ch sâu C3-1 TN Mnm Mc M 22 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: • + Nhận xét:  • - Ưu điểm: đơn giản, rẻ tiền o TN • - Nhược: điều chỉnh khơng triệt để đm • Nếu ta tăng Rưf đến giá trị 1 làm cho M  Mc động Rưf1 > không quay động Rưf2 > Rưf1 2 làm việc chế độ ngắn mạch,  = Rưf.c Từ lúc này, ta có thay đổi Rưf tốc độ khơng, nghĩa khơng điều Mnm Mc M chỉnh tốc độ động • Vì điều chỉnh điện trở mạch phần ứng  dòng điện lớn nên tổn hao điện lớn • + Ứng dụng: dùng để điều chỉnh tốc độ động máy không yêu C3-1 cầu phạm vi điều chỉnh rộng 23 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi từ thơng kích từ động cơ: • + Phương trình đặc tính điều chỉnh: Uö R ö   M K (K) (3-11)   = o   • Trong phương trình có  thay đổi C3-1 24 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi từ thơng kích từ động cơ: • + Ngun lý điều chỉnh: + - Uư Ckt Ikt a) Iư C3-1  Rktf E U ö R ö + R öf   M K (K)   = o   • Ta thấy thay đổi  o  thay đổi,  thay đổi 25 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi từ thơng kích từ động cơ: • + Đặc tính điều chỉnh: +  - Uư o2 Ckt Ikt a) Iư 2 o1  oTN Rktf E 1 đm 2 < 1 1 < đm đm b) Mc Mn2 Mn1 Hình 3-4: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi  b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi  C3-1 M 26 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi từ thơng kích từ động cơ: • + Các tiêu chất lượng:  • S% >, đ.ch sâu  S%  Đ Ch sâu o2 • D đm , đm • Khả tự động • hóa kém, … b) Mc C3-1 Mn2 Mn1 M 27 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi từ thơng kích từ động cơ: • + Nhận xét: • - Ưu điểm: đơn giản, rẻ tiền • - Nhược: điều chỉnh khơng triệt để • Nếu giảm  q nhỏ làm cho tốc độ động lớn giới hạn cho phép, làm cho điều kiện chuyển mạch bị xấu dòng phần ứng tăng cao, • Hoặc để đảm bảo chuyển mạch bình thường cần phải giảm dòng phần ứng làm cho mômen cho phép trục động giảm, dẫn đến động bị tải • + Ứng dụng: dùng để điều chỉnh tốc độ động máy không yêu cầu phạm vi điều chỉnh rộng, khơng địi hỏi độ C3-1 28 tác động nhanh cao 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ: • + Phương trình đặc tính điều chỉnh: Rư   M K (K) (3-12)   = 0   • Trong phương trình có Uư thay đổi • Nhưng muốn thay đổi Uư phải có nguồn chiều thay đổi điện áp ra, thường dùng biến đổi (hình 3-5) • Các biến đổi: MFMC, MFXC, MĐKĐ, KĐT, CL, BĐA1C, dùng tiristor, transistor, … C3-1 29 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ: • + Nguyên lý điều chỉnh: ~ - Uö Rö + R Rbđöf   M K (K) BBĐ   = - o   - Uư Iư a) + Ikt C3-1 E Ckt • Ta thấy thay đổi Uư o thay đổi, cịn  = const,  thay đổi 30 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ: • + Đặc tính điều chỉnh  ođm ~ o1 o2 BBĐ M’c N E b) a) + Ikt Ckt 1 2 Mc Uư Iư đm Uưđm Uư > M Uư = - ođm - Uưđm Uư < Hình 3-5: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi Uư C3-1 b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi Uư 31 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ: • + Các tiêu chất lượng: • S% , •   1, (vơ cấp) •  < đm (khi thay đổi Uư) , •  > đm (khi thay đổi ) , • Khả tự động hóa cao, …  ođm o1 o2 M’c đm Uưđm 1 2 Mc N M Uư = - ođm - Uưđm C3-1 Uư > Uư < 32 3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP: • 3.3.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ: • + Nhận xét: • - Ưu điểm: tiêu chất lượng tốt phương pháp trên: S ,   (VC),  > đm  < đm  điều chỉnh hai vùng, đại hóa, … • - Nhược: • Phải có biến đổi, dùng nhiều thiết bị, hệ thống phức tạp phương pháp • + Ứng dụng: dùng để điều chỉnh tốc độ động máy cần phạm vi điều chỉnh rộng, sai số nhỏ, C3-1 33 CÂU HỎI ÔN TẬP (Chương 3) • Có tiêu chất lượng dùng để đánh giá phương pháp điều chỉnh tốc độ động ? Nêu định nghĩa trình bày ý nghĩa tiêu • Phân tích ý nghĩa việc điều chỉnh tốc độ điều chỉnh dịng điện (hoặc mơmen), nêu u cầu thực tế việc điều chỉnh thông số ? Những tiêu cần đạt việc điều chỉnh thơng số ? • Trình bầy nguyên lý điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập (ĐMđl) cách thay đổi từ thơng kích từ Nêu tiêu chất lượng phương pháp • Trình bầy ngun lý điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập (ĐMđl) cách thay đổi điện áp phần ứng Nêu tiêu chất lượng phương pháp C3-1 34