Bài giảng cơ sở truyền động điện chương 3 3

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 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.1 Nguyên lý chung: • Để cải thiện tiêu chất lượng hệ thống truyền động điện điều chỉnh, người ta thường thực phương pháp điều chỉnh tự động, tạo khả biến đổi thông số điều chỉnh (thông số đầu vào Xđch) cách liên tục theo mức độ thay đổi thông số điều chỉnh đầu (đại lượng X) Muốn vậy, ta phải thiết lập hệ điều chỉnh vịng kín, lấy tín hiệu phản hồi từ đầu trực tiếp tỉ lệ với đại lượng X gián tiếp qua đại lượng liên quan đến X, cho tác động lên thông số đầu vào, làm cho thông số thay đổi tự động theo chiều hướng đưa đại lượng X đạt đến giá trị đặt trước C3-1 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.1 Nguyên lý chung: • Cấu trúc chung hệ điều chỉnh tự động vịng kín hình 3-6 Các tín hiệu điều khiển đầu vào thường điện áp: Uđ - tín hiệu đặt, tỷ lệ với giá trị đặt thông số điều chỉnh: tốc độ đặt đ (Uđ ≡ đ); Uph - tín hiệu phản hồi, tỷ lệ với giá trị thực thông số điều chỉnh  (Uph ≡ ); Uđ - Uph = Uđk - tín hiệu sai lệch, phản ánh mức độ sai lệch giá trị thực thông số  với giá trị mong muốn đặt trước đ • Uđk tín hiệu dùng để điều khiển phần tử điều chỉnh ĐCh cho thơng số tự động thay đổi, tác động vào động để đủ làm cho giá trị  tiến đến đ, tự động ổn định tốc độ C3-1 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.1 Nguyên lý chung: • Ổn định tốc độ hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có ý nghĩa lớn việc cải thiện tiêu chất lượng hệ thống TĐĐ Thường tăng độ cứng đặc tính để ổn định tốc độ cách dùng hệ thống điều khiển vịng kín Uđ Uđk Đ ĐCh  Uph PH Hình 3-6: Hệ điều chỉnh tự động vịng kín C3-1 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.1 Nguyên lý chung: • Các đặc tính hệ hở có  = (k)2/R khơng đổi phạm vi điều chỉnh Đối với đặc tính thấp có s.đ.đ Eb0, mơmen Mc = Mđm tốc độ làm việc  = ’min sai số tĩnh thường lớn giá trị cho phép: (3-16) • Để S  Scp cần tìm biện pháp tăng tốc độ đến  = min Điểm làm việc [min, Mđm] nằm đặc tính khác hệ có o = o1 Eb1 = ko1 > Eb0 C3-1 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.1 Nguyên lý chung: • Nối điểm (omin, 0) với điểm (min, Mđm) kéo dài ta đặc tính mong muốn có độ cứng m và:   o  M m (3-17) • Giá trị m xác định theo cơng thức: (3-18) • Giao điểm đặc tính mong muốn với đặc tính hệ hở cho biết giá trị cần thiết Eb thay đổi mơmen tải Đặc tính dựng gốc bên trái hình 3-7 C3-1 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.1 Nguyên lý chung:   o1 omin min ’min m Eb0 Eb0 Eb Mđm Eb1 Eb2 M, (I) Eb(M) M, (I) C3-1 Hình 3-7: Đặc tính hệ Biến đổi - Động 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.2 Điều chỉnh tự động tốc độ theo dịng điện tải: • Qua hình 3-7, để nâng độ cứng lên m ta điều chỉnh Eb theo dịng điện tải Tại giao điểm đặc tính hệ hở hệ kín (mong muốn) tốc độ (mơmen) có giá trị (h = k) nên: (3-19) • Suy ra: (3-20) • Trong đó: (3-21) (3-22) C3-1 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.2 Điều chỉnh tự động tốc độ theo dòng điện tải: • Nguyên lý điều chỉnh (3-20) thực mạch phản hồi dương dòng điện phần ứng hình 3-8a  ~ I Uđk Uđ BĐ + Ui Rd Đ + Ckt - m > m =  m < I, M a) b) Hình 3-8: Sơ đồ đặc tính phản hồi dương dịng điện tải C3-1 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • • • • • • 3.4.2 Điều chỉnh tự động tốc độ theo dòng điện tải: Theo sơ đồ 3-8a, ta có: Eb = kb(Uđ + RdI) (3-23) So sánh (3-23) với (3-20) ta có: Eb0 = kb.Uđ ; K’d = kb.Rd (3-24) Và phương trình đặc tính hệ thống có phản dương dịng điện tải: (3-25) • Trong đó: Uđ - điện áp đặt tốc độ, • Ui = RdI - điện áp phản hồi theo dịng điện, • Rd - điện trở sun mạch phần ứng C3-1 10 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.2 Điều chỉnh tự động tốc độ theo dòng điện tải: • Độ cứng đặc tính hệ kín với phản hồi dương dịng điện tải: (3-26) • Nếu chọn: kb.Rd = (R + Rd) m = , ta đặc tính cứng tuyệt đối, động làm việc tuyệt đối ổn định • Nếu chọn: kb.Rd > (R + Rd) đặc tính mong muốn có độ cứng m > 0, động làm việc khơng ổn định • Trong trường hợp biết trước , m cần phải tính Rd, kb cho phù hợp, (hình 3-8b) C3-1 11 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.3 Điều chỉnh tự động tốc độ theo điện áp phần ứng: • Qua hình 3-7, để nâng độ cứng lên m ta điều chỉnh Eb cách dùng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng Dựa vào phương trình đặc tính tải biến đổi: • Eb = U + RbI (3-27) • Vì: Rb = R - Rư (3-28) (3-29) (3-30) • Trong đó: tn độ cứng đặc tính tự nhiên C3-1 12 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.3 Điều chỉnh tự động tốc độ theo điện áp phần ứng: • Thay (3-29) vào (3-27) đặt: (3-31) • Và đặt: (3-32) (3-33) • Ta có biểu thức tính s.đ.đ Eb theo điện áp phần ứng: (3-34) C3-1 13 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.3 Điều chỉnh tự động tốc độ theo điện áp phần ứng: • Ngun lý điều chỉnh (3-34) thực mạch phản hồi âm điện áp phần ứng hình 3-9a:  ~ U Uđ Uđk BĐ Ua r1 r2 Đ + o m = tn Ckt - m I I, M a) b) Hình 3-9: Sơ đồ đặc tính phản hồi âm điện áp phần ứng C3-1 14 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.3 Điều chỉnh tự động tốc độ theo điện áp phần ứng: • Bỏ qua dòng điện điện trở r1, r2 đặt: • ka = r1 /(r2+r1) • Eb = kb(Uđ - kaU) (3-35) • Ta có phương trình đặc tính mong muốn: (3-36) • Nếu mạch có kbka >> (3-36) có dạng: (3-37a) C3-1 (3-37b) 15 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.3 Điều chỉnh tự động tốc độ theo điện áp phần ứng: • Độ cứng đặc tính hệ kín với phản hồi âm điện áp phần ứng: (3-38) • Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp ka (bằng trượt chiết áp r1, r2) tốc độ khơng tải lỷ tưởng lẫn độ cứng đặc tính thay đổi theo • Trường hợp hệ có hệ số khuếch đại lớn độ cứng mong muốn đạt giá trị tối đa tn, (hình 3-9b) C3-1 16 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.4 Điều chỉnh tự động dùng phản hồi âm tốc độ đ/cơ: • Dựa vào phương trình đặc tính - điện “Bộ biến đổi Động chiều” ta rút dòng điện phần ứng thay vào (3-27) ta có: (3-39a) (3-39b) • Trong đó: (3-40) (3-41) C3-1 17 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.4 Điều chỉnh tự động dùng phản hồi âm tốc độ đ/cơ: • Nguyên lý điều chỉnh (3-39b) thực mạch phản hồi âm tốc độ động hình 3-10a: ~ Uđ Uđk  + BĐ U Đ  o k bk t =  Ckt - kt FT a) I, M b) Hình 3-10: Sơ đồ đặc tính phản hồi âm tốc độ động cơ18 C3-1 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.4 Điều chỉnh tự động dùng phản hồi âm tốc độ đ/cơ: • Luật điều chỉnh (3-39b) thực phản hồi âm tốc độ (hình 3-10a), tín hiệu tốc độ lấy máy phát tốc FT máy phát có điện áp tỷ lệ với tốc độ động cơ: U = kt  • Và phương trình đặc tính hệ thống có phản hồi âm tốc độ: (3-42) C3-1 19 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.4 Điều chỉnh tự động dùng phản hồi âm tốc độ đ/cơ: • Độ cứng đặc tính hệ kín với phản hồi âm tốc độ: (3-43) • Từ (3-43) tính hệ số khuếch đại yêu cấu hệ cho đặc tính thấp phạm vi điều chỉnh đạt độ cứng mong muốn Khi kb.kt   đặc tính tuyệt đối cứng C3-1 20 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.5 Phản hồi âm dịng điện có ngắt: • Q trình làm việc hệ TĐĐ thường có u cầu ổn định tốc độ vùng biến thiên cho phép mơmen dịng điện phần ứng, dịng điện mơmen vượt q phạm vi cần phải hạn chế dịng điện mơmen tránh cho động bị tải lớn, gây cố hư hỏng động • Muốn giảm dịng điện mômen ngắn mạch ta phải giảm độ cững đặc tính Tuy nhiên, để đẩm bảoyêu cầu ổn định tốc độ phạm vi biến thiên cho phép tải, ta giảm độ cứng dòng điện mơmen vượt q ngưỡng Ngưỡng gọi “điểm ngắt ” Tương ứng với ta có “dịng ngắt ” Ing, “mơmen ngắt” Mng “tốc độ ngắt ” ng Thông thường I*ng  (1,52) C3-1 21 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.5 Phản hồi âm dịng điện có ngắt: • Vậy, đặc tính hệ gồm hai đoạn: đoạn làm việc từ điểm không tải lý tưởng đến điểm ngắt (đoạn AB) đoạn ngắt từ điểm ngắt đến điểm dừng (đoạn BC) (xem hình 3-11a)  o A ng ~ đm BĐ Rđo Đ B Uđặt Uh Vng C a) C3-1 Iđm Ing Id Iư b) + U - - Us Hình 3-11: a) Đặc tính hệ dùng khâu hạn chế dòng b) Sơ đồ hệ dùng khâu phản hồi ngắt dòng + 22 3.4 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN: • 3.4.5 Phản hồi âm dịng điện có ngắt: • Vì đặc tính đặc trưng cho cơng nghệ máy xúc nên người ta gọi “đặc tính máy xúc ” • Muốn tạo đoạn đặc tính dốc có độ cứng mong muốn ng bắt buộc phải thay đổi thông số điều chỉnh xđch cho tốc độ động giảm nhanh tải tăng lên giới hạn cho phép • Như tải tăng hệ phải giảm Eb biến đổi • Ta có: (3-44a) (3-44b) C3-1 23 CÂU HỎI ƠN TẬP (Chương 3) • Hãy trình bày nguyên lý làm việc hệ “Bộ biến đổi Động chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vịng kín dùng phản hồi dương dịng điện • Hãy trình bày nguyên lý làm việc hệ “Bộ biến đổi Động chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vịng kín dùng phản hồi âm điện áp phần ứng” • Hãy trình bày nguyên lý làm việc hệ “Bộ biến đổi Động chiều” có điều chỉnh tốc độ tự động vịng kín dùng phản hồi âm tốc độ • Hãy trình bày hoạt động sơ đồ nguyên lý hệ “Bộ biến đổi - Động chiều” có phản hồi âm dịng điện có ngắt cách tạo đặc tính máy xúc C3-1 24