Bài giảng tổng hợp hệ điện cơ (chương 2)

Chơng2: Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ động cơ một chiều 2.1.Kháiniệmchung Tronghệthốngđiềuchỉnhtốcđộđộngcơmộtchiều cóhaiphơngphápđợcsửdụngchủyếulàđiềuchỉnhđiện ápmạchphầnứng(mạchrotor)độngcơvàđiềuchỉnhtừ thông động cơ. Phơng điều chỉnhtừ thông động cơ một chiềuchỉápdụngcholoạitảicóđặctínhmômencảntỉlệ nghịchvớitốcđộvàphạmviđiềuchỉnhD5:1,vàchiếm mộttỉlệkhôngđángkểsovớiphơngphápđiềuchỉnhđiện ápmạchphầnứngđộngcơ. Chơng2: 2.2.Cácnguồnđiệnvàcáchệtruyềnđộngđiềuchỉnhtốc độđộngcơmộtchiều 2.2.1.BBĐmáyđiệnvàhệthốngmáyphát-độngcơ(hệF-) Hình 2.1: Hệ thống điều tốc một chiều dùng hệ máy phát - động cơ (F-Đ) + - + (-) - (+) U F Đ ĐK + - CKF Bộ khuếch đại FK CKĐ + - M n Trạng thái động cơ quay thuận Trạng thái hãm quay thuận Trạng thái động cơ quay ng ợc Trạng thái hãm quay ng ợc n 2 n 1 n 3 n 4 n 5 Hình 2.2: Đặc tính cơ hệ F-Đ M c Ch¬ng2: 2.2.2.ChØnhlu®iÒukhiÓntiristor(BB§van)vµhÖthèngtruyÒn ®éngtiristor-®éngc¬métchiÒu(hÖT-§) H×nh 2.3: HÖ thèng ®iÒu tèc mét chiÒu dïng hÖ chØnh l u tiristor - ®éng c¬ (T-§) U d § - = CK§ + - + ∼ CL FX CK Ch¬ng2: 2.2.2.ChØnhlu®iÒukhiÓntiristor(BB§van)vµhÖthèngtruyÒn ®éngtiristor-®éngc¬métchiÒu(hÖT-§) H×nh 2.4: Ph¹m vi lµm viÖc cña hÖ thèng T-§ a) Lµm viÖc ë mét gãc to¹ ®é; b) Lµm viÖc ë hai gãc to¹ ®é; b) c) Lµm viÖc ë bèn gãc to¹ ®é Ch¬ng2: 2.2.3. BB§ mét chiÒu-mét chiÒu (xung ®iÖn ¸p) vµ hÖ thèng truyÒn®éngxung¸p-®éngc¬métchiÒu(hÖXA-§) H×nh 2.5: HÖ thèng ®iÒu tèc mét chiÒu dïng xung ¸p - ®éng c¬ mét chiÒu (hÖ XA-§) u t § CK§ + - CK X§K - = + + T M¹ch khãa - U d D 0 Ch¬ng2: 2.2.3. BB§ mét chiÒu-mét chiÒu (xung ®iÖn ¸p) vµ hÖ thèng truyÒn®éngxung¸p-®éngc¬métchiÒu(hÖXA-§) u t t U d 0 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 U TB H×nh 2.6: D¹ng ®iÖn ¸p trªn ®éng c¬ cña hÖ thèng ®iÒu tèc mét chiÒu dïng xung ¸p - ®éng c¬ mét chiÒu (hÖ XA-§) t ® T ck đ TB d dđ d ck t U U U t fU T = = γ = CácphơngphápđiềukhiểnBBĐxungáp (1) Giữ chu kỳ xung T ck không đổi, chỉ điều chỉnh thời gian mở t đ của tiristor T trong mỗi chu kỳ, tức là điều chỉnh độ rộng xung. Ph ơng pháp này đ ợc gọi là ph ơng pháp điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation), gọi tắt là PWM, (2) Giữ thời gian mở t đ của tiristor T trong mỗi chu kỳ không đổi, chỉ điều chỉnh chu kỳ xung T ck , tức là điều chỉnh tần số xung. Ph ơng pháp này đ ợc gọi là ph ơng pháp điều chế tần số (Pulse Frequency Modulation), gọi tắt là PFM. (3) Điều khiển kiểu hai điểm: Lúc dòng hoặc điện áp phụ tải nhỏ hơn một trị số tối thiểu nào đó, khống chế mở T; lúc dòng hoặc điện áp đạt tới môt trị số cực đại nào đó, thực hiện khóa T. Thời gian mở và khóa đều không xác định. ƯuđiểmcủahệthốngPWMsovớihệthốngT-Đ: (1) Do tần số đóng cắt của hệ thống PWM khá cao, nên chỉ cần điện cảm cuộn dây rotor đã đủ để dòng điện động cơ t ơng đối bằng phẳng, cho phép tăng chất l ợng và phạm vi điều tốc khá rộng, có thể đạt tới xấp xỉ 10000:1. Do chất l ợng dòng điện hệ PWM-Đ tốt hơn hệ thống T-Đ, cùng một giá trị dòng điện trung bình tức là cùng một giá trị mômen điện từ đầu ra nh nhau, thì tổn hao và phát nhiệt của động cơ trong hệ PWM-Đ đều khá nhỏ. (2) Nhờ tần số đóng cắt cao, nên có thể đạt đ ợc độ tác động nhanh cao. (3) Bởi vì các linh kiện điện tử công suất có thể làm việc ở trạng thái đóng mở, tổn hao của mạch điện chính khá nhỏ, hiệu suất của thiết bị t ơng đối cao. Chơng2: 2.2.3. BBĐ một chiều-một chiều (xung điện áp) và hệ thống truyềnđộngxungáp-độngcơmộtchiều(hệXA-Đ) XĐK - = + Hình 2.7: Hệ thống điều tốc một chiều dùng chỉnh l u đi ốt +xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ) U d Đ CKĐ + - CK Xung áp Lọc CL Chơng2: 2.3.Nhữngvấnđềđặcbiệtcủahệthốngchỉnhlutiristor- độngcơ(hệT-Đ) (1) Mạch t ơng đ ơng hệ T-Đ (2) ảnh h ởng của trạng thái gián đoạn của dòng điện, và biện pháp khống chế nó (3) Tính liên tục và gián đoạn của đồ thị dòng điện (4) Đặc tính cơ của hệ thống T-Đ. [...]... )K Đ I d 2.4.6. Hệ điềuưtốcưvòngưkínưvớiưphảnưhồiưâmưtốcưđộưvàưâmưdòngư điện cóưngắt 2.4.6.4 Trờng hợp khi các tín hiệu đợc tổng hợp riêng rẽ Dạng đờng đặc tính cơ điện n ucđ1 ucđ1> ucđ2 >ucđ3 ucđ2 ucđ3 Id 0 0 Iđm Ing Ibh1 Idg Hình 2.24: Đặc tính cơ điện của hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng có ngắt khi sử dụng khâu tổng hợp riêng rẽ Chư ngư2 ơ 2.4.7.ưCácưbộưphậnưchủưyếuưcủa hệ thốngưđiềuưtốcưcóưphảnưhồiư... 2.3.3.ưTínhưliênưtụcưvàưgiánưđoạnưcủaưdòng điện id Id t 0 id a Id t 0 b Hình 2.10: Dạng dòng diện động cơ ở chế độ dòng liên tục (a) và dòng gián đoạn (b) Chư ngư2: ơ 2.3.4.ưĐặcưtính cơ của hệ thốngưtyristoư-ưđộng cơ điện Trong chế độ dòng điện liên tục, phơng trình đặc tính cơ điện của hệ thống T-Đ là: n= 1 1 q U d Id R d ) = ( U m sin cos I d R d ) ( Ce Ce q n n 1 2 3 4 0 5 M, Id Hình 2.10: Đặc tính cơ hệ T-Đ ở chế độ... n = ( R s + R b + R ư .K KĐ K b ) K Đ I đm 2.4.5.ư Hệ điềuư tốcư cóư phảnư hồiư âmư điện áp-dư ngư dòngư điện vàư ơ đặcưtínhưtĩnhưcủa hệ ucđ KĐ Id -Ud uđk BĐ Ud + - R1 R2 + Rs Hình 2.18: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm điện áp và dơng dòng điện 2.4.5.ư Hệ điềuư tốcư cóư phảnư hồiư âmư điện áp-dư ngư dòngư điện vàư ơ đặcưtínhưtĩnhưcủa hệ uv ucđ Id KKĐ uđk (-) Ud Kb Ud Eb (-) Rb EĐ KĐ n (-)... tổng hợp chung 2.4.6. Hệ điềuưtốcưvòngưkínưvớiưphảnưhồiưâmưtốcưđộưvàưâmưdòngư điện cóưngắt 2.4.6.4 Trờng hợp khi các tín hiệu đợc tổng hợp riêng rẽ uv1 ucđ n (-) Kn uđk1 u v2 I KI uđk Kb Eb Ud (-) (-) Rb+Rs EĐ KĐ n (-) R Id Ing Hình 2.23: Sơ đồ khối của hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt với các tín hiệu đợc tổng hợp riêng rẽ các tín hiệu vào của hệ 2.4.6. Hệ điềuưtốcưvòngưkínưvớiưphảnưhồiưâmưtốcưđộưvàưâmưdòngư... năng) Chư ngư2: ơ 2.3.4.ưĐặcưtính cơ của hệ thốngưtyristoư-ưđộng cơ điện Chư ngư2: ơ 2.4.ư Chếư độư tĩnhư củaư hệ điềuư chỉnhư tốcư độư độngư cơ mộtư chiều 2.4.1.ưChấtưlư ngưcủa hệ thốngưhởưvàưnhữngưvấnưđềưtồnưtại ợ 2.4.2. Hệ điềuưtốcưcóưphảnưhồiưâmưtốcưđộưvàưđặcưtínhưtĩnhưcủa hệ ucđ KĐ -n uđk + BĐ CKĐ - FT PR Hình 2.13: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm tốc độ 2.4.2. Hệ điềuưtốcưcóưphảnưhồiưâmưtốcưđộưvàưđặcưtínhưtĩnh... ngư2: ơ 2.3.4.ưĐặcưtính cơ của hệ thốngưtyristoư-ưđộng cơ điện Đờng đặc tính cơ điện lúc dòng điện gián đoạn phải dùng hệ phơng trình sau đây để biểu diễn: n 2U 2 cos sin + + ữ sin + ữe ctg 6 6 n= Ce ( 1 e ctg ) Id = 3 2U 2 2R d C n cos + ữ cos + + ữ e 2E d 6 6 0 Vùng dòng gián đoạn Vùng dòng liên tục Mc M Đờng phân cách Hình 2.11: Đặc tính cơ hệ T-Đ khi làm việc... có phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt 2.4.6. Hệ điềuưtốcưvòngưkínưvớiưphảnưhồiưâmưtốcưđộưvàưâmưdòngư điện cóưngắt 2.4.6.3 Trờng hợp khi các tín hiệu đợc tổng hợp chung ở khối đầu vào ucđ uv (-) (-) n I KKĐ uđk Eb Kb Ud (-) Rb+Rs EĐ KĐ n (-) R Id Ing Hình 2.21: Sơ đồ khối của hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt với các tín hiệu đợc tổng hợp chung trong khối đầu vào của... 2.3.2.ư Sựư đậpư mạchư củaư dòngư điện chỉnhư lư ư vàư cácư biệnư phápư u hạnưchế -ưTăngưsốưlầnưđậpưmạchưcủa điện ápưchỉnhưlư ưbằngưcáchư u tăngưsốưpha,ưsửưdụngưsơưđồưcầuưvàưsơưđồưliên hợp -ưTăng điện cảmưmạchưtảiưcủaưbộưchỉnhưlư ưbằngưcáchưlắpư u bộ điện khángưsanưbằngưtrongưmạchưphầnưứngưđộng cơ -ưSửưdụngưsơưđồưchỉnhưlư ưcóưđiưốtưkhông u Giáưtrị điện cảmưcủaưbộ điện khángưsanưbằngưnóiưchungưđư ợcưchọnưtheoưđiềuưkiệnưbảoưđảmưdòng điện liênưtụcưkhiưtảiưnhỏư... 2.4.6.3 Trờng hợp các tín hiệu đợc tổng hợp chung ở khối đầu vào Phơng trình đặc tính: K.u cđ K Đ (R b + R ư ).I d n= - Khi I