Bài giảng tổng hợp hệ điện cơ (chương 6)

Khoa Điện - Bộ môn TĐH Tr ờng Đại học KTCN Thái Nguyên Bài giảng môn học Tổng hợp hệ điện cơ 2 Giíi thiÖu m«n häc Chương I: Hệ thống tuỳ động Chương II: Các phương pháp cơ bản điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều và hệ thống điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi điện áp Chương III: Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số nguồn Chương IV: Hệ thống điều tốc động cơ không đồng bộ rotor dây quấn Chương V: Hệ thống truyền động điện điều tốc biến tần - động cơ đồng bộ Chương VI: Hệ truyền động điện điều chỉnh vị trí - Sách, giáo trình chính : Giáo trình Tổng hợp hệ điện cơ do bộ môn Tự động hoá XNCN - Khoa Điện biên soạn (đang biên soạn) - Sách tham khảo: [1]. Trần Thọ, Võ Quang Lạp (biên khảo); Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện; NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội,2004 [2]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, D ơng Văn Nghi; Điều chỉnh tự động truyền động điện; NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2002. [3]. Bùi Đình Tiếu; Cơ sở truyền động điện tự động; NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1984. [4]. Võ Quang Lạp, Trần Xuân Minh; Giáo trình Kỹ thuật biến đổi; Tr ờng đại học kỹ thuật công nghiệp, Thái Nguyên, 1998. [5]. Cyril W. Lander; Power Electronics; 1993. [6]. . . , . . , . . , . . ; ; , , 1974. Chương 6 HỆ THỐNG TUỲ ĐỘNG 6.1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TUỲ ĐỘNG 6.1.1. Ứng dụng của hệ thống tuỳ động Hệ thống tùy động, thực chất là hệ thống ĐCTĐTĐĐ thực hiện điều khiển vị trí với lượng đặt trước biến thiên tùy ý. Hệ thống tuỳ động được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tiễn. Nhiệm vụ cơ bản của hệ là thực hiện điều khiển cơ cấu chấp hành bám sát chính xác đối với lượng đặt vị trí, đại lượng điều khiển (lượng đầu ra) thường là vị trí không gian của cơ cấu sản xuất, lúc lượng đặt thay đổi trong quá trình làm việc thì hệ thống có thể làm cho đại lượng điều khiển bám sát và duy trì một một cách chính xác vị trí của cơ cấu sản xuất theo yêu cầu. Ví dụ điều khiển cơ cấu ép trục cán, trong quá trình cán kim loại, phải làm cho khe hở giữa hai trục có thể tiến hành tự điều chỉnh; điều khiển quỹ tích gia công của máy cắt điều khiển số và điều khiển bám của máy chép hình; cơ cấu lái tự động trên tàu thuyền; cơ cấu điều khiển anten rađa của cụm súng pháo hay kính viễn vọng điện tử nhằm đúng mục tiêu; điều khiển động tác của người máy. Những ví dụ trên đây đều là những ứng dụng cụ thể về hệ thống điều khiển tuỳ động vị trí. y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ 6.1.2. Các bộ phận chủ yếu của hệ thống tuỳ động vị trí và nguyên lý làm việc của nó y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ 6.1.2. Các bộ phận chủ yếu của hệ thống tuỳ động vị trí và nguyên lý làm việc của nó y 0 = 0 y 0 = x y 1 = y 4 = x+ (1) Bộ đo kiểm vị trí: do chiết áp RP1 và RP2 tạo thành bộ đo kiểm vị trí (góc), trong đó trục quay của chiết áp RP1 nối với bánh điều khiển làm góc cho trước (góc đặt), trục quay của chiết áp RP2 thông qua cơ cấu nối với bộ phận phụ tải làm phản hồi góc quay, hai bộ chiết áp đều được cấp điện nhờ nguồn điện một chiều U, như vậy có thể chuyển tham số vị trí trực tiếp thành đại lượng điện ở đầu ra. (2) Bộ khuếch đại so sánh điện áp: do 2 bộ khuếch đại 1A, 2A tạo thành, trong đó bộ khuếch đại 1A chỉ làm nhiệm vụ đảo pha, còn 2A có tác dụng so sánh và khuếch đại điện áp, tín hiệu đầu ra làm tín hiệu điều khiển bộ khuếch đại công suất cấp tiếp theo, đồng thời có khả năng nhận biết cực tính điện áp (phương vị âm dương của góc pha). (3) Bộ khuếch đại công suất đảo chiều: để cung cấp cho động cơ chấp hành của hệ thống tuỳ động chỉ có khuếch đại điện áp là chưa đủ, còn phải khuếch đại công suất, các bộ khuếch đại công suất này thường dùng chỉnh lưu điều khiển hoặcbộ biến đổi xung áp điều chế độ rộng xung nếu động cơ truyền động là động cơ một chiều, trường hợp dùng động cơ xoay chiều thì bộ khuếch đại công suất thường là biến tần. (4) Cơ cấu chấp hành: động cơ bám Đ (động cơ điện một chiều, từ trường vĩnh cửu) để truyền động cơ cấu chấp hành mang phụ tải (dàn anten ra đa), giữa động cơ và phụ tải thường có bộ phận truyền lực (hộp giảm tốc). Bốn bộ phận trên là các bộ phận chủ yếu, không thể thiếu để tạo nên hệ thống điều khiển tuỳ động vị trí, chỉ có linh kiện hoặc thiết bị cụ thể là có thể khác nhau, ví dụ, có thể dùng các bộ đo kiểm vị trí khác nhau, dùng động cơ điện một chiều hoặc xoay chiều v.v 6.1.3. So sánh hệ thống tuỳ động vị trí với hệ thống điều tốc Qua các phân tích trên dễ dàng nhận ra những chỗ khác nhau và giống nhau giữa hệ thống tuỳ động vị trí (sau đây gọi tắt là hệ thống tuỳ động) và hệ thống điều tốc. Cả hai đều là hệ thống kín (có phản hồi), tức là thông qua việc so sánh lượng đầu ra của hệ thống với lượng cho trước (lượng đặt) để tạo ra tín hiệu điều khiển hệ thống, vì vậy nguyên lý của hai hệ thống này là giống nhau. Đại lượng cho trước của hệ thống điều tốc là hằng số, dù cho mức độ nhiễu như thế nào, đều mong đại lượng đầu ra ổn định, vì thế chất lượng chống nhiễu của hệ thống luôn tỏ ra quan trọng nhất. Còn trong hệ thống tuỳ động thì tín hiệu đặt vị trí là thường xuyên thay đổi, là đại lượng “thay đổi tuỳ ý”, yêu cầu lượng đầu ra bám chính xác theo sự thay đổi của lượng cho trước, tính nhanh nhậy, tính linh hoạt, tính chính xác thích nghi đầu ra trở thành đặc trưng chủ yếu của hệ thống tuỳ động. Hay nói cách khác chất lượng bám là chỉ tiêu chủ yếu của hệ thống này. Từ hình 6.1 có thể thấy, hệ thống tuỳ động có thể xây dựng trên cơ sở hệ thống điều tốc cài thêm mạch vòng vị trí, mạch vòng vị trí là đặc trưng cấu trúc chủ yếu của hệ thống tuỳ động. Vì vậy hệ thống tuỳ động thường phức tạp hơn hệ thống điều tốc. [...]...6.1.4 Phõn loi h thng tu ng v trớ Hình 6.2: Cấu trúc điển hình của hệ tùy động kiểu mô phỏng 6.1.4 Phõn loi h thng tu ng v trớ - H thng tu ng iu khin gúc pha kiu s 6.1.4 Phõn loi h thng tu ng v trớ - H thng tu ng iu khin xung s 6.1.4 Phõn loi h thng tu ng v trớ - H thng... ng (BIS) 6.2.4 a mó quang in 6.2.4.1 a mó kiu gia s Hỡnh 6.12: Nguyờn lý lm vic a mó quang kiu gia s a) S nguyờn lý; b) th lng ra 6.2.4 a mó quang in 6.2.4.2 a mó kiu tr tuyt i Hình 613: Đĩa mã quang điện trị tuyệt đối a) Đĩa mã chế độ nhị phân b) Đĩa mã chế độ tuần hoàn 6.2.4 a mó quang in 6.2.4.2 a mó kiu tr tuyt i 6.3 H THNG TU NG V TR SENSIN V PHNG PHP THIT K Nể 6.3.1 Cu to v mụ hỡnh toỏn hc ca... THIT K Nể 6.3.1 Cu to v mụ hỡnh toỏn hc ca h thng tu ng v trớ sensin 6.3.1.1 Sensin uf SSF SST Uss Chỉnh lu Bộ điều nhạy pha Uph chỉnh Uđk Khuếch đại công suất đảo chiều m Phụ tải Bộ giảm tốc Hình 6.14: Hệ thống tuỳ động vị trí sensin Đ 6.3.1 Cu to v mụ hỡnh toỏn hc ca h thng tu ng v trớ sensin 6.3.1.1 Sensin 6.3.1 Cu to v mụ hỡnh toỏn hc ca h thng tu ng v trớ sensin 6.3.1.2 Khuch i nhy pha 6.3.1 Cu to... v trớ sensin Mụ hỡnh cu trỳc trng thỏi ng Uss(s) * (s) m m (s) m(s) Kss Uph(s) K ph Tph s + 1 Uđk(s) Rp(s) Kb s + 1 Ud(s) n(s) K Tm Tes 2 + Tms + 1 Kg m(s) s Hình 6.18: Sơ đồ cấu trúc trạng thái động hệ thống tùy động vị trí sensin 6.3.1 Cu to v mụ hỡnh toỏn hc ca h thng tu ng v trớ sensin Mụ hỡnh cu trỳc trng thỏi ng m 6.3.2 Phõn tớch sai s trng thỏi n nh v tớnh toỏn tham s ca h thng tu ng v trớ sensin