CHƯƠNG 2 điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ DC

Chương ĐiỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC Các loại động DC thông dụng iư iư A1 + F1 + V + - Vkt V F2 Động DC kích từ độc lập F1 A2 F2 + - - A2 A1 + Động DC kích từ song song iư S1 V S2 iư S1 A1 + + - A2 Động DC kích từ nối tiếp V S2 A1 + F1 + - A2 Động DC kích từ hỗn hợp F2 Đặc tính động DC w Rư iư Kích từ nối tiếp + V + - E - wđm Kích từ độc lập Kích từ hỗn hợp Mạch tương đương động DC kích từ độc lập chế độ xác lập Mđm M Đặc tính động DC Đặc tính động DC Phuơng trình động DC: E  K w V  E  Ru Iu M  K Iu  K: số, phụ thuộc cấu trúc động (Wb)  Iư: dòng phần ứng (A)  V: điện áp phần ứng (V)  Rư: điện trở phần ứng ( )  M: momen điện từ sinh trục động  w : tốc độ góc trục động (rad/s) Đặc tính động DC kích từ độc lập w Phuơng trình đặc tính động DC: Ru V w  Iu K K Hoặc: Kích từ nối tiếp wđm Kích từ độc lập Ru V w  M K  K Với động DC kích từ độc lập: K = const Kích từ hỗn hợp Mđm M Đặc tính động DC  Đặc tính đuởng thẳng Đặc tính động DC kích từ nối tiếp Nếu động làm việc vùng tuyến tính đặc tính từ hoá:   ( Iu )  Kkt Iu Momen động cơ: M  K ( Iu )  Iu  K  Kkt  Iu2 w Phuơng trình đặc tính cơ: Ru V w   K  K kt  I u K  K kt Kích từ nối tiếp V K  K kt Ru  M K  K kt wđm Kích từ độc lập Ru : điện trở phần ứng + điện trở cuộn kích từ Kích từ hỗn hợp Mđm M Đặc tính động DC Đặc tính động DC kích từ nối tiếp Động kích từ nối tiếp:  Khả tải cao  Không dùng ứng dụng hoạt động với tải nhỏ không tải Động kích từ hỗn hợp:  Dùng ứng dụng cần khả chịu tải + hạn chế tốc độ không tải w Kích từ nối tiếp wđm Kích từ độc lập Kích từ hỗn hợp Mđm Đặc tính động DC M Sơ lược phương pháp điều khiển tốc độ động DC M • • • • Điều khiển điện trở phần ứng Điều khiển điện áp phần ứng Điều khiển từ thông Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng từ thông P Iưđm Iư wđm Điều khiển điện áp phần ứng wmax w Điều khiển từ thông Giới hạn momen tốc độ điều chỉnh điện áp phần ứng từ thông Hãm tái sinh • Động DC kích từ độc lập: |E| > |V| dòng iư chảy theo hướng ngược lại so với chế độ động Cần có hệ thống BBĐ-ĐC thích hợp • Động DC kích từ nối tiếp: Nối động động kích từ song song, dùng chopper có cấu hình thích hợp Hãm động động DC kích từ độc lập iư w A1 + F1 + Rh A2 Rh1 Vkt F2 Rh2 Hãm động kích từ độc lập iư Rh1 > Rh2 A1 + F1 Rh A2 F2 Đặc tính hãm động động DC kích từ độc lập M Hãm động tự kích từ 10 Bộ chopper lớp B D iS Rư Lư + V + iư + vd S E - - Chopper lớp B E Điện áp trung bình ngõ ra: Vd  (1   )V Iư 62 Bộ chopper lớp B S 1.5 S dẫn 0.5 S tắt vd 300 200 100 iư 20 10 0 0.5 1.5 2.5 Time (ms) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp B + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 1000Hz  = 0.68, V = 240V, E = 82V) Chế độ dòng liên tục 3.5 -3 x 10 63 Bộ chopper lớp B S 1.5 S dẫn 0.5 S tắt vd 300 200 100 iư 40 20 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp B + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 100Hz  = 0.6, V = 240V, E = 82V) Chế độ dòng gián đoạn 64 Bộ chopper lớp C iS E S1 iư + V - Iư + S2 vd - E, R ư, Lư Điện áp trung bình ngõ ra: Chopper lớp C Vd   V 65 1.5 0.5 1.5 0.5 300 200 100 20 iư vd S2 S1 Bộ chopper lớp C 10 iS 20 10 0 0.5 1.5 2.5 3.5 Time (ms) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp C + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 1000Hz  = 0.47, V = 240V, E = 110V) Trường hợp: Iư > -3 x 10 66 1.5 0.5 1.5 0.5 300 200 100 0 iư vd S2 S1 Bộ chopper lớp C -10 -20 iS -10 -20 0.5 1.5 2.5 Time (ms) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp C + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 1000Hz  = 0.44, V = 240V, E = 110V) Trường hợp: Iư < 3.5 -3 x 10 67 1.5 0.5 1.5 0.5 300 200 100 50 iư vd S2 S1 Bộ chopper lớp C iS -50 50 -50 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp C + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 100Hz  = 0.44, V = 240V, E = 110V) Iư > 68 Bộ chopper lớp D iS E S1 D2 E, Rư, Lư + - Iư + V iư vd D1 Chopper lớp D S2 Điện áp trung bình ngõ ra: Vd  2(  0.5)V 69 Bộ chopper lớp D S1 S2 300 200 100 20 iư vd T 2T 2T T 2T 2T T+2T T 2T 2T T+2T 1.5 2.5 T+2T 10 iS 20 10 0 0.5 Time (ms) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp D + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 1000Hz  = 0.74, V = 240V, E = 110V) Chế độ động ( > 0.5), E>0 3.5 -3 x 10 70 Bộ chopper lớp D S1 S2 2T T 2T T T+2T 1.5 T+2T 2T 2T iư vd 0 -100 -200 -300 20 10 iS -10 -20 0.5 2.5 Time (ms) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp D + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 1000Hz  = 0.3, V = 240V, E = -110V) Chế độ hãm tái sinh ( 0, Iư > 3.5 -3 x 10 73 Bộ chopper lớp E S1 T 2T 2T T+2T T 2T 2T T+2T 2.5 S2 S3 S4 vd 200 iư 0 iS -20 -20 0.5 1.5 Time (ms) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp E + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 500Hz  = 0.74, V = 240V, E = 110V) E > 0, Iư < 3.5 -3 x 10 74 S1 Bộ chopper lớp E S2 T 2T 2T T+2T T 2T 2T T+2T 1.5 2.5 S3 S4 vd 0 -200 iư iS -20 20 0 0.5 Time (ms) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp E + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 500Hz  = 0.26, V = 240V, E = -110V) E < 0, Iư < 3.5 -3 x 10 75 S1 Bộ chopper lớp E S2 T 2T 2T T+2T 2T T+2T S3 S4 vd 0 -200 T 2T iS iư 20 0 -20 0.5 1.5 2.5 Time (ms) Đáp ứng hệ thống Chopper lớp E + động DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0.25 , fsw = 500Hz  = 0.28, V = 240V, E = -110V) E < 0, Iư > 3.5 -3 x 10 76 [...]...Hãm động năng động cơ DC kích từ nối tiếp w Rh1 iư S1 S2 A1 + Rh2 Rh A2 Hãm động năng động cơ DC kích từ nối tiếp Rh1 > Rh2 Đặc tính cơ hãm động năng động cơ DC kích từ nối tiếp M 11 Hãm ngược Rh iư - w + V - + Kích từ độc lập Hãm ngược động cơ kích từ độc lập Kích từ nối tiếp iư S1 S2 - V + - + Rh Đặc tính cơ động cơ DC khi hãm ngược M Hãm ngược động cơ kích từ nối tiếp 12 Ví dụ tính toán Ví dụ 1: Động. .. để động cơ hoạt động ở 400v/ph 2 Kích từ động cơ cần giảm bao nhiêu so với định mức để động cơ hoạt động với n = 800v/ph 13 Ví dụ tính toán Ví dụ 2: Động cơ ở ví dụ 1 bây giờ hoạt động với tải thế năng có M = 800Nm Điện áp nguồn cung cấp cho động cơ V = 23 0V, kích từ động cơ giữ bằng định mức Nếu động cơ hoạt động ở chế độ hãm tái sinh, hãy tính tốc độ động cơ khi đó 14 Ví dụ tính toán Ví dụ 3: Động. .. kích từ độc lập với chỉnh lưu 1 pha điều khiển bán phần (Lư = 10mH, Rư = 0 .25 Ohm) 32 Ảnh hưởng Lư lên đặc tính cơ của hệ thống Chỉnh lưu 1 pha ĐK bán phần + ĐCDC 400 350 300 (rad/s) ww(rad/s) 25 0 20 0 0 30o 150 60o 100 90o 50 0 0 120 o 150o 50 100 150 M (Nm) Đặc tính cơ động cơ DC kích từ độc lập với chỉnh lưu 1 pha điều khiển bán phần (Lư = 20 mH, Rư = 0 .25 Ohm) 33 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn... phần với động cơ DC kích từ độc lập (Lư = 20 mH, Rư = 0 .25 Ohm, alpha=52o, E = 110V) Chế độ dòng liên tục 35 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần vS 500 0 -500 iS 100 0 -100 vd 500 0 -500 id 150 100 50 0 0 0.005 0.01 0.015 0. 02 0. 025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần với động cơ DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0 .25 Ohm, alpha=65o, Vs = 24 0V, E... 0.015 0. 02 0. 025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển bán phần với động cơ DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0 .25 Ohm, alpha=85o, E = 165V) Chế độ dòng gián đoạn 31 Ảnh hưởng Lư lên đặc tính cơ của hệ thống Chỉnh lưu 1 pha ĐK bán phần + ĐCDC 400 350 300 w (rad/s) (rad/s) 25 0 20 0 0 30o 150 60o 100 90o 50 120 o 150o 0 0 50 100 150 M (Nm) Đặc tính cơ động cơ DC kích... nối tiếp 12 Ví dụ tính toán Ví dụ 1: Động cơ DC kích từ độc lập có thông số: Vđm = 23 0V, nđm = 500v/ph, Iđm = 100A, Rư = 0.1 Tổn hao ma sát và quạt gió có thể bỏ qua Động cơ mang tải định mức, momen tải không đổi theo tốc độ Với n < nđm, tốc độ động cơ điều chỉnh bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng và giữ kích từ là định mức Với n>nđm, tốc độ động cơ thay đổi bằng cách giữ V=Vđm và giảm dòng... ảnh hưởng việc điều chỉnh động cơ xuống tốc độ thấp 18 Tổng quan về hệ thống Bộ chỉnh lưu – Động cơ 19 Các dạng mạch thông dụng Chỉnh lưu tia 1 pha Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần iư + Vs iư + + Vd - - Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần iư + + + Vd Vs Vs Vd - - - E E E Iư Iư Iư 20 Các dạng mạch thông dụng Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển bán phần... 11kW, Vđm = 22 0V, Iđm = 50A, nđm = 20 00v/ph, Kđm = 1.052V.s/rad Rư = 0 .25 Ohm, Lư = 10mH, có thể thêm điện kháng ngoài vào mạch phần ứng 28 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần vS 500 0 -500 iS 100 0 -100 vd 500 0 -500 id 100 50 0 0 0.005 0.01 0.015 0. 02 0. 025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển bán phần với động cơ DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0 .25 Ohm,... 0. 02 0. 025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần với động cơ DC kích từ độc lập (Lư = 10mH, Rư = 0 .25 Ohm, alpha=52o, E = 110V) Chế độ dòng liên tục 34 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần vS 500 0 -500 iS 100 0 -100 vd 500 0 -500 id 150 100 50 0 0 0.005 0.01 0.015 0. 02 0. 025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển. .. alpha=78o, E = 110V) Chế độ dòng liên tục 29 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần vS 500 0 -500 iS 100 0 -100 vd 500 0 -500 id 100 50 0 0 0.005 0.01 0.015 0. 02 0. 025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Đáp ứng dòng áp của cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển bán phần với động cơ DC kích từ độc lập (Lư = 20 mH, Rư = 0 .25 Ohm, alpha=78o, E = 110V) Chế độ dòng liên tục 30 Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần vS 500 ... thích hợp Hãm động động DC kích từ độc lập iư w A1 + F1 + Rh A2 Rh1 Vkt F2 Rh2 Hãm động kích từ độc lập iư Rh1 > Rh2 A1 + F1 Rh A2 F2 Đặc tính hãm động động DC kích từ độc lập M Hãm động tự kích... loại động DC thông dụng iư iư A1 + F1 + V + - Vkt V F2 Động DC kích từ độc lập F1 A2 F2 + - - A2 A1 + Động DC kích từ song song iư S1 V S2 iư S1 A1 + + - A2 Động DC kích từ nối tiếp V S2 A1 +... Hãm động động DC kích từ nối tiếp w Rh1 iư S1 S2 A1 + Rh2 Rh A2 Hãm động động DC kích từ nối tiếp Rh1 > Rh2 Đặc tính hãm động động DC kích từ nối tiếp M 11 Hãm ngược Rh iư - w + V - + Kích từ độc