Bài giảng Các nguyên tắc điều khiển tự động truyền động điện

Th¸i Nguyªn, 11/03/14 1 CÁC NGUYÊN T CÁC NGUYÊN T CẮ CẮ ĐK TĐ TĐĐ ĐK TĐ TĐĐ Th¸i Nguyªn, 11/03/14 2  Chương 1 : CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN  ξ 1.1 Khái niệm chung  ξ 1.2 Khống chế tự động theo nguyên tắc thời gian  ξ 1.3 Khống chế tự động theo nguyên tắc tốc độ  ξ 1.4 Khống chế tự động theo nguyên tắc dòng điện  Chương 2 : BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU HOÁ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN  Chương 3 :MỘT SỐ SƠ ĐỒ ĐIỂN HÌNH KHỐNG CHẾ TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Th¸i Nguyªn, 11/03/14 3 ξ 1.1 Khái niệm chung  Theo yêu cầu công nghệ của máy hay cơ cấu sản xuất, các hệ thốngtruyền động điện tự động đều được thiết kế tính toán để làm việc ở những trạng thái ( hay chế độ ) xác định . Những trạng thái làm việc của hệ thống truyền động điện tự động có thể được đặc trưng bằng các thông số như : tốc độ động cơ truyền động hay của cơ quan chấp hành máy sản xuất , dòng phần ứng của động cơ hay dòng kích thích của động cơ một chiều , mô men phụ tải trên trục động cơ truyền động . Tuỳ theo quá trình công nghệ mà các thông số trên có thể lấy giá trị khác nhau . Việc chuyển từ giá trị này đến giá trị khác được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển .  Như vậy về thực chất điều khiển tự động là đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống những phần tử , thiết bị nào đó ( chẳng hạn : điện trở , điện kháng , điện dung , khâu hiệu chỉnh ) để thay đổi một hoặc nhiều thông số đặc trưng hoặc để giữ một thông số nào đó không thay đổi khi có sự thay đổi ngẫu nhiên của thông số khác . . Th¸i Nguyªn, 11/03/14 4  Để tự động điều khiển hoạt động của truyền động điện , hệ thống điều khiển phải có những cơ cấu , thiết bị thụ cảm được giá trị các thông số đặc trưng cho chế độ công tác của truyền động điện. Trong hệ thống điều khiển gián đoạn các phần tử thụ cảm này phải làm việc theo các ngưỡng chỉnh ddịnh được . Nghĩa là khi thông số được thụ cảm đến trị số ngưỡng đã đặt , phần tử thụ cảm theo thông số này sẽ bắt đầu làm việc phát ra một tín hiệu đưa đến phần tử chấp hành . Kết quả là sẽ đưa vào hoặc đưa ra khỏi mạch động lực những phần tử cần thiết .  Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử thụ cảm được thời gian của quá trình ( từ một mốc thời gian nào đó ) ta nói rằng hệ điều khiển theo nguyên tắc thời gian .  Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử thụ cảm được tốc độ ta nói rằng hệ điều khiển theo nguyên tắc tốc độ . Th¸i Nguyªn, 11/03/14 5  Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử thụ cảm được dòng điện ta nói rằng hệ điều khiển theo nguyên tắc dòng điện .  Ngoài ra có thể điều khiển theo nhiệt độ , theo mô men , theo chiều công suất  Quá trình điều khiển hệ thống truyền động điện có thể chia ra những quá trình sau :  Tự động điều khiển quá trình mở máy ( khởi động) .  Tự động điều khiển quá trình làm việc ( duy trì một thông số nào đó theo một quy luật cho trước )  Tự động điều khiển quá trình hãm dừng máy .  Một nhiệm vụ điều khiển đơn giản nhưng thường gặp là điều khiển quá trình mở máy và quá trình dừng máy các thống truyền động điện không thay đổi khi có sự thay đổi ngẫu nhiên của thông số khác . . Th¸i Nguyªn, 11/03/14 6  Khi mở máy các động cơ công suất trung bình và lớn người ta Khi mở máy các động cơ công suất trung bình và lớn người ta phải tiến hành hạn chế dòng khởi động nhờ các thiết bị như : phải tiến hành hạn chế dòng khởi động nhờ các thiết bị như : điện trở , diện kháng , biến áp tự ngẫu . Quá trình khởi động điện trở , diện kháng , biến áp tự ngẫu . Quá trình khởi động xong ta phải loại trừ các thiết bị hạn chế đó ra. xong ta phải loại trừ các thiết bị hạn chế đó ra.  VD ; Sơ đồ lắp điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ một VD ; Sơ đồ lắp điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ một chiều kích thích độc lập và vào mạch rô to động cơ không đồng chiều kích thích độc lập và vào mạch rô to động cơ không đồng bộ rô to dây quấn . bộ rô to dây quấn . Th¸i Nguyªn, 11/03/14 7 Th¸i Nguyªn, 11/03/14 8 Th¸i Nguyªn, 11/03/14 9 Từ việc nghiên cứu các đặc tính tĩnh và động ta thấy rằng có thể đóng Từ việc nghiên cứu các đặc tính tĩnh và động ta thấy rằng có thể đóng cắt các điện trở phụ tại các thời điểm t cắt các điện trở phụ tại các thời điểm t 1 1 , t , t 2 2 hoặc tại các giá trị tốc hoặc tại các giá trị tốc độ n độ n 1 1 , n , n 2 2 hoặc tại các giá trị dòng điện ( mô men) I hoặc tại các giá trị dòng điện ( mô men) I 1 1 , I , I 2 2 ( M ( M 1 1 , M , M 2 2 ) từ ) từ đó hình thành nên 3 nguyên tắc khống chế cơ bản như sau : đó hình thành nên 3 nguyên tắc khống chế cơ bản như sau : + Nếu sử dụng các thiết bị đo được thời gian ( rơ le thời gian ) và tại + Nếu sử dụng các thiết bị đo được thời gian ( rơ le thời gian ) và tại các thời điểm thích hợp phát lệnh điều khiển vào mạch ta được các thời điểm thích hợp phát lệnh điều khiển vào mạch ta được nguyên tắc khống chế tự động theo thời gian. nguyên tắc khống chế tự động theo thời gian. + Nếu sử dụng các thiết bị đo được tốc độ và tại các giá trị tốc độ + Nếu sử dụng các thiết bị đo được tốc độ và tại các giá trị tốc độ thích hợp phát lệnh điều khiển vào mạch ta được nguyên tắc thích hợp phát lệnh điều khiển vào mạch ta được nguyên tắc khống chế tự động theo tốc độ . khống chế tự động theo tốc độ . + Nếu sử dụng các thiết bị đo được dòng điện ( ro le dòng điện ) và + Nếu sử dụng các thiết bị đo được dòng điện ( ro le dòng điện ) và tại các giá trị dòng điện thích hợp phát lệnh điều khiển vào mạch tại các giá trị dòng điện thích hợp phát lệnh điều khiển vào mạch ta được nguyên tắc khống chế tự động theo dòng điện . ta được nguyên tắc khống chế tự động theo dòng điện . Th¸i Nguyªn, 11/03/14 10 ξ 1.2 Khống chế tự động theo nguyên tắc thời gian  1: Nội dung nguyên tắc :  Khống chế tự động theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở là thông số mạch động lực biến đổi theo thời gian để từ đó phát tín hiệu điều khiển vào mạch ở những thời điểm thích hợp , các thời điểm đó được xác định dựa trên việc tính toán quá trình quá độ trong động cơ .  Giả thiết rằng ta có các quan hệ n= f(M đ ) và n = f(M C ) là các quan hệ tuyến tính . Thì thời gian cần thiết để mở máy động cơ từ tốc độ n 1 đến tốc độ n 2 được xác định [...]... phép Trong thực tế ít dùng nguyên tắc này để khởi động các động cơ mà chỉ thường dùng nguyên tắc này để điều khiển quá trình hãm động cơ Th¸i Nguyªn, 11/03/14 33 ξ 1.2 Khống chế tự động theo nguyên tắc dòng điện 1.Nội dung nguyên tắc Dòng điện trong mạch phần ứng động cơ cũng là một thông số rất quan trọng xác định trạng thái của hệ thống truyền động điện Nó phản ánh trạng thái non tải , trạng thái... tính J , điện áp lưới U và điện trở cuộn dây công tắc tơ Các công tác tơ gia tốc có thể không làm việc vì điện áp lưới giảm thấp, vì quá tải , vì cuộn dây quá phát nóng sẽ dẫn đến quá phát nóng điện trở khởi động , có thể làm cháy các điện trở đó Khi điện áp lưới tăng cao có khả năng tác động đồng thời các công tắc tơ gia tốc làm tăng dòng điện quá trị số cho phép Trong thực tế ít dùng nguyên tắc này... theo nguyên tắc tốc độ Th¸i Nguyªn, 11/03/14 31  Hoạt động của sơ đồ : Ấn mút mở máy M , công tắc tơ K có điện , động cơ được nối với lưới , tại thời điểm này tốc độ động cơ bằng 0 (hệ số trượt S = 1) nên sức điện động rô to E 2 của động cơ là lớn nhất nên rơ le điện áp cực đại RG tác động mở tiếp điểm thường kín RG , 1K không có điện , động cơ được mở máy với điện trở phụ trong quá trình khởi động. .. cuộn dây công tắc tơ 2K đạt trị số hút U2K = KΦω 2 + I2rư công tắc tơ 2K tác động ngắn mạch cấp điện trở phụ thứ hai Động cơ tiếp tục khởi động lên đặc tính cơ tự nhiên đến điểm công tác Dừng máy nhanh động cơ bằng hãm động năng : ấn nút dừng máy D , công tắc tơ K mất điện , phần ứng động cơ bị cắt rakhỏi lưới , tiếp điểm thường kín K đóng cấp điện cho rơ le điện áp RH vì lúc này tốc độ động cơ vẫn... bất kỳ công suất và động cơ nào, có tính kinh tế cao Th¸i Nguyªn, 11/03/14 21 ξ 1.2 Khống chế tự động theo nguyêntắc tốc độ 1: Nội dung nguyên tắc  Tốc độ quay trên trục động cơ của cơ cấu chấp hành là một thông số đặc trưng quan trọng xác định trạng thái của hệ thống truyền động điện Do vậy người ta dựa vào thông số này để điều khiển sự làm việc của hệ thống Lúc này mạch điều khiển phải có phần... thái đang khởi động hay đang hãm của động cơ truyền động Trong quá trình khởi động , hãm dòng điện cần đảm bảo nhỏ hơn một trị số giới hạn cho phép Trong quá trình làm việc cũng vậy dòng điện có thể phải giữ không đổi ở một trị số nào đó theo yêu cầu của quá trình công nghệ Ta có thể dùng các công tắc tơ có cuộn dây dòng điện hoặc rơ le dòng điện kiểu điện từ hoặc các khoá điện tử hoạt động theo tín... máy động cơ một chiều kích từ nối tiếp qua một cấp điện trở phụ theo nguyên tắc dòng điện Th¸i Nguyªn, 11/03/14 35  Hoạt động của sơ đồ : ấn nút mở máy M , công tắc tơ K có điện , đóng tiếp điểm K trên mạch phần ứng và duy trì trên mạch điều khiển , rơ le RLĐ có điện dóng tiếp điểm RLĐ , vì lúc này dòng khởi động cho động cơ là lớn nhất ( I1) nên RI tác động mở tiếp điểm thường kín RI , 1K không có điện. .. qua sức điện động động cơ Đối với động cơ xoay chiều có thể thông quá sức điện 11/03/14 tần số mạch rô to để xác định tốc độ 22 động và 1: Một số sơ đồ đặc trưng a: Sơ đồ mở máy động cơ một chiều kích từ độc lập theo nguyên tắc tốc độ qua cấp điện trở phụ trong mạch phần ứng Th¸i Nguyªn, 11/03/14 23 Th¸i Nguyªn, 11/03/14 24   Việc ngắn mạch các cấp điện trở khởi động trong mạch phần ứng động cơ... cắt điện trở theo thứ tự r1, r2, r3 thì phải chọn các công tắc tơ có điện áp hút lần lượt là U1K = U1; U2K = U2; U3K = U3 Th¸i Nguyªn, 11/03/14 25   * Hoạt động của sơ đồ : Sau khi ấn nút mở máy , công tắc tơ K có điện đóng mạch phần ứng động cơ vào nguồn qua ba cấp điện trở phụ và động cơ bắt đầu được gia tốc trên đường đặc tính cơ 1 Khi tốc độ động cơ đạt trị số ω 1 điện áp trên hai đầu công tắc. .. định các công tắc tơ khác nhau hoặc dùng các cuộn dây có điện áp danh dịnh khác nhau Nhược điểm này có thể khắc phục được bằng cách nối các công tắc tơ theo sơ đồ sau : Th¸i Nguyªn, 11/03/14 27  Trong sơ đồ này điện áp đặt lên các công tắc tơ có thể tính theo công thức U1K = U – I2r1  Sau khi 1K đã làm việc thì điện áp đặt trên 2K cũng có dạng tương tự U2K = U – I2r2 Nghĩa là điện áp hút của các