Các cách điều khiển động cơ và bài tập truyền động điện

DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Câu 1: Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động chiều KTĐL || 1.Phần động cơ:      U: điện áp phần ứng Lư :hệ số tự cảm dọc trục phần ứng (sinh từ trường) R : điện trở phần ứng Lkt : kích từ R kt : điện trở kích từ chế độ ồn định, tốc độ không đổi, dòng phần ứng không đồi Giá trị điện áp là: U=RI +k Trong trình độ :tốc độ dòng điện thay đổi,cuộn dây chống lại thay đổi dòng điện L xem khâu trễ bậc I 1/(1+as) Khi đặt lên cuộn dây kích từ điện áp kích từ có dòng kích từ chạy mạch từ,sẽ có từ thông kích từ tiếp tục đặt giá trị điện áp lên mạch phần ứng dây dẫn phần ứng có dòng điện chạy qua Dong điện phần ứng tương tác với từ thông kích từ tạo thành moment điện từ làm động quay M=kI Moment điện từ làm phần ứng quay quanh trục cuộn dây quét qua từ thông sinh sđđcư E=k Phương trình điện áp phần ứng U=RI +k +Ldi/dt Đặc tính tự nhiên động chiều KTĐL DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Sơ đồ khối mô hình toán học động 1C KTĐL Ta có phương trình : U=RI +k +Ldi/dt Mđt= kI Mđt –Mcản =J d/dt  = d/dt di  (U  Ru I  k ) dt L d  (kI  M c ) dt J d  dt Phương trình không gian trạng thái: di R k  - I + M dt L  L d kI  + Mc dt d  dt J J  DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!!  I            R  L  k   J    k L  0 I    0   +  0    1 L  U   0   0   1 +   Mc  J0    Nhiễu moment cản cấu làm việc truyền trục động cơ, moment tải nhiễu loạn quan trọng 2.Bộ điện tử công suất  D1 T1 T2 D2 T3 D3  EN Ed D4 T4  Có chức khuyếch đại phương pháp chỉnh lưu có điều khiển các biến đổi điện áp chiều (mạch băm) để chỉnh điện áp phần ứng động  Từ lúc có tín hiệu điều khiển đến lúc có tín hiệu khoảng thời gian trễ Do ĐTSC xem khâu tích phân trễ bậc I Ka/ (1+Ta S) số thời gian T a =T dk +T v … T dk :thời gian kích xung mạch điều khiển T v :hằng số thời gian chuyển mạch chỉnh lưu Điều khiển tốc độ không quan tâm đến dòng điện DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!!  Phản hồi tốc dộ thông qua encoder,techometer,resolver,proximity,…có chức phản hồi tốc độ làm việc thời động o techomerter phải hồi tốc độ tính hiệu điện áp  điện áp ko phẳng dao động nên có sai số: U U tt t  Nên sử dung lọc thông thấp, phải chọn đáp ứng lọc Y= U K ,với K hệ số khuyếch đại, T la thời gian trể  Ts T t  lọc có thời gian nhỏ đáp ứng tốt thời gian độ dễ bị nhiễm  lọc có thời gian T lớn tính hiệu thay đổi nhỏ lọc  muốn giữ tốc độ lọc tính hiệu nhiễu :T cokhi > T > T dd  độ biến thiên tốc độ: thiết bị có moment quán tính lớn tăng tốc chậm thiết bị có moment quán tính nhỏ tăng tốc nhanh cần chọn lọc cho thích hợp  sai số điện trở phần ứng:  tốc độ chậm ko đo  tốc độ nhanh ko đo bảo hòa từ điện áp ko đổi DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! 0 o encoder ,resolver, proximity: đo tốc độ động phải hồi xung số  phưong pháp đo tốc độ: xung phát chưa đo tốc độ mà phải đếm số xung khoảng thời gian => tốc độ động có hai phương pháp: đo chu kỳ đo tần số  đo tần số: d n n2  n1 =   dt f xung = T T  T1 n ; f xung tần số xung đo được,n số xung, T chu kỳ T giả sử vòng có m lỗ => tần số quay f quay  f xung m =>  quay  2f quay = 2 f xung 2 n = => đo tốc độ m mT  vấn đề xử lý đo:xử lý kỹ thuật số, vi xử lý, PLC… tất xây dựng cần nạp T A B Z T  độ xác:  quay  2f quay = 2 f xung 2 n = m mT m bé => sai số tăng, m lớn sai số giảm DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! n lớn => sai số giảm =>quay nhanh xác, quay chậm sai số lớn nên ko đo đựoc tốc độ chậm nên n tối thiểu 100 m  ảnh hưởng thời gian đáp ứng tốc độ thay đổi: T lớn co kết trể so với đáp ứng (nhưng xác) T nhỏ => đáp ứng nhanh sai số nhiều  tốc độ chậm chọn T => đáp ứng chậm động tăng tốc không đo đựoc nhược điểm ko đo tốc độ chậm  Phương pháp đo chu kỳ: f  n chọn n=1 xung ,chọn T=? => f= T T A B T Ưu điểm; đo tốc độ nhanh chậm nhược điểm :là giá thành cao  Bộ điều khiển tốc độ động R : có chức nhận tín hiệu phản hồi so sánh ,điều chỉnh ổn định tốc độ động (có thể tăng hoạc giảm tùy thuộc vào sai số tín hiệu phản hồi so với tín hiệu đặt)  Khi tốc độ phản hồi vượt giới hạn cho phép điều khiển xuất tín hiệu điều khiển Uđk để thay đổi điện ra phần ứng động  Chức để ổn định tốc độ ,tuy nhiên không quan tâm đến dòng điện nên khởi động dòng tăng cao ảnh hưởng đến động Chú ý: điều khiển tốc tốc phải quan tâm đến dòng điện cho không vượt giới hạn cho phép Điều khiển dòng điện điều khiển cấp để đảm bảo an toàn mặt điện cho động DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Vòng phản hồi điều khiển dòng điện Sơ đồ  Dòng điện thời động sensor Si đo gửi tín hiệu phản hồi , tín hiệu chuyển qua tín hiệu áp Ui  Mạch lọc F có chức lọc tín hiệu tần số thấp để tránh dòng điện tín hiệu phản hồi gây  Bộ điều khiển dòng điện Ri :có chức điều chỉnh dòng điện,trực tiếp hay gián tiếp xác định moment động cơ,điều khiển moment,bảo vệ thiết bị ĐTCS động để tránh gây hỏng,cháy,… Ý nghĩa điểu khiển dòng điện để đảm bảo an toàn cho động  mặt điện như: nhiệt cao hỏng cách điện,cháy động cơ,các thiết bị công suất,… Điều kiện dòng điện I 0 không kích cực G  chuyển trạng thái từ khoá sang dẫn đồng thời đảm bảo hai điều kiện:  U AK >0  có dòng điều khiển I G đủ mạnh ( công suất thời gian)  Tiristor dẫn ngắt dòng điều khiển dẫn dòng điện qua van lớn hơm giá trị gọi dòng điện trì  chỉnh lưu tia pha: DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! ud  0V U1 Ud U2  t U2 U1 U2  cầu pha: Ud U Ud t U  Tia ba pha Ud Ua Ub Uc Ua Uc Ud t Ub Ua  cầu ba pha: 10 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Các loại đầu vào thông dụng Ngõ vào số (Digital) : Start Stop Đảo chiều quay Reset Khởi động tốc độ cho trước Jog Ngõ vào tương tự (Analog) : Tốc độ đặt Cách đấu nối tốc độ thông qua biến trở điện áp Phản hồi nhiệt động Phản hồi từ cảm biến dùng PID Phản hồi encoder,proximity, sensor, Các loại đầu Ngõ số (Digital) : Output Relay Báo lỗi Báo tốc độ Báo nguồn Run Báo chạy… Ngõ tương tư (Analog) : Cài đặt Chọn tần số Xuất tín hiệu u,i,M,… Kết nối truyền thông: RS485 ,PPLC,… Các tính mở rộng PID  Bộ điều khiển PID tích hợp sẵn biến tần,ta cần cài đặt togn6 số ta tính toán với mục đích yêu câu đặt Thuật toán biến tần tiếp nhận thông số điều chỉnh  Khâu tỉ lệ P : khuyếch đại sai số ,tăng độ cứng đặc tính PID  Khâu tích phân I : tăng độ xác hệ thống ,giảm độ ổn định  Khâu vi phân D : giúp ổn định hệ thống , KD tăng giúp hệ thống tiến nhanh giá trị cài đặt  Bộ điều khiển có hai tham số P,I dùng để điều khiển đối tượng có quán tính bé :điều khiển mức , lưu lượng ,áp suất  Bộ điều khiển có P,I,D : dùng để điều khiển đối tượng có quán tính lớn :điều khiển nhiệt độ Sơ đồ khối cấu hình điều khiển  Sensor dùng để phản hồi tín hiệu áp suất, nhiệt động cơ,tốc độ,…  Mục đích để điều khiển động ,ổn định áp suất 57 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Vấn đề truyền thông biến tần Kết nối hệ thống thu nhận thông tin khác thông qua CPU biến tần qua cổng RS484 ,RS422 Kết nối với PC bên , hình điều khiển Một số đấu nối 58 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! 59 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! 60 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! 61 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! 62 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Altival 21 (telemacanique) 63 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! 64 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! 65 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Câu 10: nêu phương pháp tiết kiệm lượng dùng biến tần cho loại tải bơm quạt -|| Vấn đề điều khiển lưu lượng bơm Điều khiển theo kiểu truyền thống:  Bơm,quạt cấp nguồn trực tiếp  Bơm ,quạt hoạt động chế độ định mức  Việc thay đổi lưu lượng thông thường dùng van tiết lưu (tải bơm),thay đổi độ đóng mở cánh chắn gió (tải quạt) Nhận xét :  Tăng trở kháng đường ống  Lưu lượng giảm công suất tiêu hao giảm Ví dụ : ta dùng valve tiết lưu để giảm lưu lượng bơm xuống 80% so với định mức Theo bình thường với 20% lưu lượng giảm công suất tiêu tốn giảm lượng đáng kể,nhưng cụ thể lương tiêu tốn khoảng 95% (chỉ giảm 5% công suất 20% lưu lượng giảm) Điều khiển qua biến tần:  Bơm ,quạt cấp nguồn qua biến tần  Bơm hoạt động chế độ khác tùy thuộc vào yêu cầu  Việc thay đổi lưu lượng thực thông qua việc thay đổi tốt độ động Nhận xét:  Không tổn thất lượng valve kiểu truyền thống  Bơm sinh công suất trục lớn nhu cấu thực tế để chống lại sức càn valve Ví dụ: dùng biến tần điều khiển bơm,nếu ta muốn giảm lưu lượng xuống 80% so với định mức.Ta cần điều chỉnh biến tần để giảm tốc độ động xuống.Quan hệ moment tải tốc độ động (với tải bơm quạt) là: M=n2 Công suất: P=M*n P≈ n3 Nếu ta giảm tốc độ xuống 80% (0.8) Thì công suất cần (0.8)3 ≈ 0.5 Điều cho ta thấy bơm hoạt động với 50% công suất định mức đạt 80% lưu lượng  tiết kiệm điện 2.Đặc tính bơm: Là mối quan hệ áp suất lưu lượng Họ đặc tính bơm tốc độ bơm thay đổi 66 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Đặc tính làm việc tải bơm quạt: Điểm làm việc bơm giao điểm đường cong bơm đường cong hệ thống Ta xét động có tốc độ định mức n= 1480 RPM  Dùng van tiết lưu thay đổi lưu lượng  Dùng biến tần thay đổi tốc độ bơm 67 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Tính toán công suất bơm Công suất bơm tính tích lưu lượng nhân với áp suất Đây diện tích đường đặc tuyến Ta có công thức tính công suất sau : xét lưu lượng Q tính theo (m3 /s) P = (d * H * Q) / k với, d: khối lượng riêng chất bơm (kg/m3) H: độ cao cột áp cần bơm (m) Q :lưu lượng bơm (m3/s) k : tỷ số công suất đầu với công suất trục bơm So sánh công suất cho lưu lượng cố định dùng valve tiết lưu dùng biến tần điều chỉnh tốc độ bơm Dùng valve tiết lưu: Động chạy với công suất định mức,việc thay đổi lưu lượng thông qua việc thay đổi độ mở cánh chắn gió( tải quạt) thay đổi độ đóng mở valve (tải bơm) Điều gây tổn hao lượng chạy lưu lượng thấp (tải bơm) chạy non tải (tải quạt) Dùng biến tần :  Toàn hệ thống bơm quạt điều khiển thông qua biến tần  Áp suất toàn thống không đổi với lưu lượng (cảm biến áp suất đường ống phản hồi thông số cho biến tần)  Với phương pháp điều khiền U/f , điều khiển vector ,do tốc độ thay đổi cách linh hoạt  Dòng khởi động hạn chế không gây sụt áp khởi động không ảnh hưởng đến thiết bị khác  Quá trình stop ,start mềm hóa nên giảm tổn hại cho động mặt khí ,cho hệ truyền động mặt điện Chi phí bảo dưỡng giảm  Không giới hạn số lần khởi động  Tiết kiệm lượng tải thay đổi liên tục 68 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!!   Có chức bảo vệ: áp ,thấp áp, nhiệt,bảo vệ nhiệt động cơ, bảo vệ ngắn mạch,đảo pha ,kẹt rotor,… Có tính làm đầy đường ống: khởi động bơm từ từ với thời gian cài đặt,tránh gây rung đường ống thay đổi áp suất đột ngột ,…ảnh hưởng xấu cho hệ thống Ảnh hưởng phần công suất hao phí : tràn,sủi bọt khí,tăng nhiệt chất lỏng 69 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Chuyển đổi nhiều bơm: Giải thích : Pump Switching Card Hệ thống bơm nước cho khu công nghiệp,các trung cư nhà cao tầng ,…không đòi hỏi vấn đề lưu lượng yêu câu đặt phải giải việc ổn định áp suất ? Lý : bình thường không vào cao điểm dùng nước hộ áp suất đường ống tăng cao,ngược lại giảm mạnh  cần giữ cho áp suất ổn định 70 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Hoạt động : bơm khởi động ( theo bước an toàn :làm đầy đường ống,khởi động mềm,…) Khi áp suất giảm ,tím hiệu áp suất từ đường ống phản hồi Card Pump điều khiển đóng bơm Tương tự chưa đủ áp suất bơm đóng… Sự thay đổi áp suất biến tần xử lý thông qua việc thay đổi tốc độ bơm 71 [...]...  Tại sao điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng phương pháp thay đổi điện áp? ω Mc ω5 U5 U4 U3 U2 ω1 U1 I(M) Điều khiển điện áp là điều khiển tốc độ, hạn chế dòng và monemt khởi động 22 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!!  Các bộ điều khiển động cơ một chiều trong cơng nghiệp:  Hệ động cơ máy phát  Vấn đề chính của hệ động cơ máy phát là điều khiển tốc độ động cơ lai máy sản xuất bằng cách thay... tính cơ của động cơ ở chức năng voltage ramp b Điều khiển moment: - Tốc độ và moment động cơ được tính bằng cách sử dụng giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện kết hợp với góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện (cos) và điện áp động cơ được điều khiển phù hợp - Điều khiển moment có nghĩa là moment do động cơ tạo ra được tăng dần từ moment khởi động có thể đặt trước thơng số đến moment sau cùng... động cơ khởi động một cách nhanh chóng và nhẹ nhàng khi lệnh khởi động được gởi đến soft starter - Thời gian khởi động: độ dài thời gian khởi động xác định khoảng thời gian mà điện áp động cơ tăng từ điện áp đặt đến điện áp lưới Điều này ảnh hưởng đến moment gia tốc của động cơ, cái mà lái tải trong suốt q trình khởi động Một thời gian khởi động dài kết quả là moment gia tốc nhỏ, điều này gây cho động. .. gian khởi động có thể điều chỉnh được - Phương pháp này có lợi thế hơn phương pháp voltage ramp là đáp ứng cơ khí của động cơ trong q trình khởi động được cải thiện - Bộ khởi động mềm điều khiển moment được tạo ra ở động cơ một cách liên tục và tuyến tính theo bộ thơng số cho đến khi động cơ chạy hồn tồn - Để điều khiển moment tối ưu trong suốt q trình dừng, thơng số của động cơ kết nối với khởi động mềm... toantranqb1986@gmail.com!!!  Điều khiển chiều quay và hãm tái sinh  Góc phần tư thứ I tốc độ và moment động cơ theo chiều kim đồng hồ (hoạt động ở cầu I kích 1 góc:0 ... Motor DC motor driver //file name: using_PWM.c //using PWM to control DC motor, motor speed is controlled using Analog input at A0 //pins connections // A0: Analog input (from 10K variable resistor)... toantranqb1986@gmail.com!!! #device PIC16F877 *=16 ADC=10 //using 10 bit A/D converter #use delay(clock=20000000) //we're using a 20 MHz crystal int16 value; void AD_Init() //initialize A/D converter {... braking: cho máy tiện, cưa đĩa,… 41 DKDC_ toantranqb1986@gmail.com!!! Hình 11: Hãm DC (hãm chiều) * Combined braking: phương pháp “combined braking” (hãm kết hợp) chọn thơng số moment hãm động