Xây dựng mô hình động cơ điện một chiều và mô phỏng

Lời nói đầu Đối với kỹ sư điều khiển - tự động hóa nói riêng người nghiên cứu khoa học - kỹ thuật nói chung, mô công cụ quan trọng cho phép khảo sát đối tượng hệ thống hay trình kỹ thuật - vật lý, mà không thiết phải có đối tượng hay hệ thống thực Được trang bị công cụ mô mạnh có hiểu biết phương pháp mô hình hóa, người kỹ sư có khả rút ngắn thời gian giảm chi phí nghiên cứu – phát triển sản phẩm cách đáng kể Điều đặc biệt có ý nghĩa sản phẩm hệ thống thiết bị kỹ thuật phức hợp với giá trị kinh tế lớn Động điện chiều ngày sử dụng rộng rãi sản xuất công nghiệp tính mà mang lại như: không cần nguồn xoay chiều, thực việc thay đổi tốc độ động cách dễ dàng, …Chính lí mà em giao đề tài động chiều đối tượng để mô làm Em xin cảm ơn thầy Phạm Tâm thành hướng dẫn em hoàn thành đồ án Chương 1- Khái quát động chiều 1.1 – Khái niệm Động điện chiều máy điện quay dùng để biến đổi lượng điện chiều thành Động điện chiều bao gồm: Động điện chiều kích từ độc lập, song song, nối tiếp, hỗn hợp 1.2 - Cấu tạo, phân loại động điện chiều a Cấu tạo động điện chiều Máy điện chiều máy phát động điện có cấu tạo giống Những phần máy điện chiều gồm phần cảm (phần tĩnh) phần ứng (phần quay) Ngoài có phận chổi than, cổ góp - Phần cảm (stator) Phần cảm gọi stator, gồm lõi thép làm thép đúc, vừa mạch từ, vừa vỏ máy, mặt có gắn cực từ cực từ phụ (hình 1.1) Dây quấn cực từ đặt cực từ nối nối tiếp Dây quấn cực từ phụ đặt cực từ phụ, tạo từ trường phụ Nắp máy stator Cực từ Nắp máy Cực từ phụ rotor Hình 1.1 Hình dạng mặt cắt ngang máy điện chiều + Mạch từ dây quấn kích từ lồng mạch từ (nếu động kích từ nam châm điện), mạch từ làm sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích từ làm dây điện từ (dây đồng), cuộn dây điện từ mắc nối tiếp với + Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối, tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với + Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông + Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại, máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy - Phần ứng (rotor) Phần ứng máy điện chiều gọi rotor, gồm lõi thép, dây quấn phần ứng + Lõi thép phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện (hình 1.2) dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên người ta dập lỗ thông gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thông gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Hình 1.2 Lá thép rotor + Dây quấn phần ứng: Gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp nhau, đặt rãnh phần ứng tạo thành nhiều vòng kín Phần tử dây quấn bối dây gồm nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp vành góp (hình 1.3a) hai cạnh tác dụng phần tử đặt hai rãnh hai cực từ khác tên (hình 1.3b) 1.3 Dây quấn phần ứng máy điện chiều a) phần tử dây quấn b) bố trí phần tử dây quấn - Cổ góp chổi than Cổ góp chổi than phận để biến đổi dòng điện rotor Đây coi chỉnh lưu hay nghịch lưu khí Cổ góp gồm phiến góp đồng ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn đầu trục (1) Chổi than làm than graphit (2) Các chổi than tì chặt lên cổ góp nhờ lò xo giá chổi điện gắn nắp máy (1) (2) Hình 1.4 Cấu tạo cổ góp máy điện chiều b Phân loại, ưu nhược điểm động chiều - Dựa theo cuộn kích từ, động điện chiều có loại sau: + Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ + Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng + Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tếp với phần ứng + Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng cuộn mắc nối tiếp với phần ứng - Ưu nhược điểm động điện chiều: Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản công suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định công nghiệp giao thông vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (như máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp Nhưng ưu điểm mà máy điện chiều thiếu sản xuất đại + Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu thân động không đồng đáp ứng đáp ứng phí thiết bị biến đổi kèm (như biến tần ) đắt tiền động điện chiều điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao + Nhược điểm chủ yếu động điện chiều có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành tin cậy không an toàn môi trường rung chấn, dễ cháy nổ 1.3 - Nguyên lý làm việc động điện chiều Trên hình 1.5 cho điện áp chiều U vào hai chổi điện A B, dây quấn phần ứng có dòng điện Các dẫn ab cd mang dòng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng tương hỗ lên tạo nên mômen tác dụng lên rotor, làm quay rotor Chiều lực tác dụng xác định theo quy tắc bàn tay trái (hình 1.5a) Hình 1.5 Mô tả nguyên lý làm việc động điện chiều Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ (hình 1.5b), nhờ có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên dòng điện chiều biến đổi thành dòng điện xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, lực tác dụng lên rotor theo chiều định, đảm bảo động có chiều quay không đổi - Các trị số định mức động điện chiều Chế độ làm việc định mức máy điện nói chung động điện chiều nói riêng chế độ làm việc điều kiện mà nhà chế tạo quy định Chế độ đặc trưng đại lượng ghi nhãn máy gọi đại lượng định mức Công suất định mức Pđm (kW hay W) Điện áp định mức Uđm (V) Dòng điện định mức Iđm (A) Tốc độ định mức nđm (vòng/ph) Ngoài ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dòng điện kích từ,… 1.3.1 - Đặc tính động chiều kích từ độc lập Khi nguồn chiều có công suất ko đủ lớn mạch điện phần ứng mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập Lúc động gọi động chiều kích từ độc lập Hình 1.6 Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập Ta có phương trình cân điện áp mạch phần ứng sau: Uư = Eư + (Rư + Rf)Iư (1.1) Trong đó: Uư: Điện áp phần ứng (V) Eư: Sức điện động phần ứng (V) Rư: Điện trở mạch phần ứng ( Ω ) Iư: Dòng điện mạch phần ứng (A) Với: Rư = rư + rcf + rcb + rct rư: Điện trở cuộn dây phần ứng rcf: Điện trở cuộn dây cực từ phụ rct: Điện trở chổi than rcb: Điện trở cuộn bù Sức điện động phần ứng xác định theo biểu thức sau: Eư = pN φω = k φω 2π a Trong đó: p: Số đôi cực từ N: Tổng số dẫn cuộn dây phần ứng a: Số mạch nhánh song song (1.2) φ : Từ thông kích từ cực ω : Tốc độ góc (rad/s) k: Hệ số cấu tạo động Từ (1.1) (1.2) ta có: ω= U Ru + R f I Kφ Kφ (1.3) Biểu thức phương trình đặc tính điện động Mặt khác, mômen điện từ Mđt xác định Mđt = K φ Iư (1.4) Ta rút M dt I = kφ Thay giá trị I vào phương trình (1.3) ta có: ω= Ru + R f U M dt kφ ( Kφ ) (1.5) Nếu bỏ qua tổn thất tổn thất thép mômen trục động mômen điện từ, ta kí hiệu M Nghĩa là: Mdt = Mcơ = M ω= Ru + R f U M kφ ( Kφ ) (1.6) Đây phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Giả thiết phần ứng bù đủ, từ thông φ = const, phương trình đặc tính điện (1.3) phương trình đặc tính (1.6) tuyến tính Đồ thị chúng biểu diễn hình 1.7 đường thẳng U - Iư = M = ta có: ω = kφ = ω0 , ω0 gọi tốc độ không tải lý tưởng động điện chiều kích từ độc lập - Khi ω = ta có I= U1 = Ru + R f Inm M = kφ Inm = Mnm Inm Mnm dòng điện mômen ngắn mạch Từ phương trình mối quan hệ ω = f (M) ω = f ( I ) biểu diễn hình sau: n n n0 n0 Mnm M Inm I Hình 1.7 Đặc tính đặc tính điện động điện chiều Chương – Xây dựng mô hình động điện chiều 2.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển động điện chiều Động điện chiều động sử dụng điện áp chiều Động gồm hai phần riêng biệt rotor stator Rotor phần ứng động cấp nguồn thông qua chổi than cổ góp, stato phần tĩnh có gắn cuộn dây kích từ Sơ đồ tương đương động chiều mô tả sau: ω φ u u Hình 2.1 Giản đồ thay động chiều + CKD: Cuộn kích từ độc lập động + CKN: Cuộn kích từ nối tiếp động + CB: Là cuộn bù + CF: Là cuộn phụ 2.1.1 Các phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều a) Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động Khi thay đổi điện áp phần ứng đặc tính động đường song song với Tốc độ động thay đổi nhiên giá trị tốc độ điều khiển đường đặc tính tự nhiên Phương pháp sử dụng nhiều thực tế có khả điều khiển trơn, mịn dễ dàng thực nhờ biến đổi công suất 10 Hình 2.5 Tuyến tính hóa đoạn đặc tính từ hóa đặc tính tải Độ dốc đặc tính từ hóa đặc tính mômen tải tương ứng (bỏ qua tượng từ trễ): ∆φ kk = ∆I k B= ∆M c ∆ω Tại điểm làm việc xác lập ta có: điện áp phần ứng Uu0, dòng điện phần ứng Iu0, điện áp kích từ Uk0, dòng điện kích từ Ik0, từ thông φ0 , tốc độ quay ω0 , mômen cản Mc Những giá trị sai lệch (biến thiên nhỏ) đại lượng tương ứng là: ∆U u , ∆I u , ∆U k , ∆I k , ∆φ , ∆ω , ∆ Mc Ta có phương trình động xem xét mục (2.2.1) Phương trình phần ứng: dI u + φ ω Uu = Iu.Ru + Lu dt k Phương trình kích từ: Uk = Ik.Rk + Nk dφ dt Phương trình chuyển động: k φ Iu – Mc = J Khi ta thay giá trị: Uu = Uu0 + ∆ Uu Iu = Iu0 + ∆ Iu 17 dω dt Uk = Uk0 + ∆ Uk Ik = Ik0 + ∆ Ik ω = ω0 + ∆ω φ = φ0 + ∆φ Ta được: Pt phần ứng: Uu + ∆ Uu = Ru.(Iu0 + ∆ Iu) + Lu d ( I uo + ∆I u ) + k.( φ0 + ∆φ ).( ω0 + ∆ω ) dt Pt kích từ: Uk0 + ∆ Uk = Rk.(Ik0 + ∆ Ik) + Nk d (φ +∆φ ) dt Pt chuyển động: k( φ0 + ∆φ )(Iu0 + ∆ Iu) – Mc0 + ∆ Mc = J d (ω0 + ∆ω ) dt Rút gọn giá trị điểm làm việc cân bỏ qua sai phân bậc cao ∆φ ∆ω = ta thu phương trình động điểm làm việc cân sau tuyến tính hóa: Phương trình phần ứng: ∆ Uu = ∆ Iu.Ru + Lu d ∆I u + k φ0 ∆ω + k ω0 ∆φ dt (2.4) Phương trình kích từ: ∆ Uk = ∆ Ik.Rk + Nk d ∆φ dt ∆φ d ∆φ k = k ∆φ + Nk , (kk = ∆I ) dt k k R (2.5) Phương trình chuyển động: k φ0 ∆I u + k.Iu0 ∆φ - ∆ Mc = J d ∆ω dt (2.6) Để xây dựng mô hình động ta xuất phát tính từ thông dòng phần ứng Chuyển phương trình động sang miền Laplace: Từ (2.4) ta có: ∆ Uu = Ru ∆ Iu + L.s ∆ Iu + k φ0 ∆ω + k ω0 ∆φ 18 ∆ Iu = Ru ( ∆ U - k φ ∆ω - k ω ∆φ ) 0 u + Tu s Từ (2.6) ta có: ∆ Uk = ∆φ = Rk ∆φ + Nk.s ∆φ kk kk ∆ Uk Rk + N k kk s Từ phương trình ta suy sơ đồ cấu trúc chung tuyến tính hóa động chiều kích từ độc lập k φ0 ∆ Iu ∆ Uu ∆ω ∆ Me k φ0 k ω0 kI0 ∆ Mc ∆φ ∆ Uk Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc tuyến tính hóa 2.2.3 Mô hình động chiều kích từ độc lập với từ thông không đổi ( φ = const) Đối với động chiều kích thích vĩnh cửu hay động chiều kích từ độc lập mà không điều khiển từ thông coi từ thông động số Khi phương trình mạch kích từ giá trị không đổi ta không 19 cần xem xét đến nó, phương trình lại hệ liên quan đến giá trị phần ứng động Từ ta bỏ số u k Và mặc định tất giá trị mạch phần ứng động - Phương trình mạch phần ứng: U = I.Ru + Lu dI +E dt Trong đó: E = k φ ω = Cu ω - Phương trình mômen: Me – Mc = J dω dt Trong đó: Me = k φ I = Cu.I Từ phương trình ta xác định mô hình động chiều kích từ độc lập với φ = const I= Ru (U – E) + Tu s ω= (Me – Mc) J s ω Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc từ thông không đổi 2.2.4 Động kích từ độc lập với điện áp phần ứng không đổi 20 Khi giữ điện áp phần ứng không đổi điều chỉnh điện áp kích từ tính chất phi tuyến mạch từ nên tốt sử dụng sơ đồ tuyến tính hoá quanh điểm làm việc Sơ đồ cấu trúc thể hình 2.4, tín hiệu điện áp phần ứng ∆Uu = Phương pháp có ưu điểm là: chỉnh lưu có điều khiển mạch kích từ nhỏ gọn hơn, rẻ tiền hơn, với công suất nhỏ dẫn đến kích thước trọng lượng nhỏ Tuy nhiên có nhược điểm là: - Đụng chạm đến tính phi tuyến động - Số vòng dây cuộn kích từ lớn sô thời gian mạch kích từ lớn nhiều so với mạch phần ứng (Tk>>Tu) dẫn đến thời gian độ hệ kéo dài - Phạm vi điều chỉnh tốc độ quay hẹp bị phụ thuộc nhiều vào giá trị mômen cản - Do ảnh hưởng từ dư gây sai lệch trình thực đảo chiều quay động Chương – Mô đặc tính động 21 chiều Matlab&Simulink 3.1 Lựa chọn thông số cho mô * Chọn thông số cho động điện chiều - Điện trở phần ứng: Ru = 250m Ω - Mô men quán tính: J = 0,01 kgm2 - Điện cảm phần ứng: Lu = 4mH - Hằng số động cơ: ke = 236,8 km = 38,2 - Từ thông danh định: φR = 0,04 Vs 3.2 Mô trường hợp cụ thể động simulink 3.2.1 Mô động điện trường hợp φ = const Đối tượng điều khiển động chiều kích từ độc lập cần phải điều chỉnh dòng (qua điều khiển mômen quay động cơ) điều chỉnh tốc độ quay Đối tượng mô tả hệ phương trình đây: - Điện áp phần ứng: Uu = E + Ru.iu + Lu di dt - Sức điện động cảm ứng: E = ke φ ω - Tốc độ quay: Me – Mc = J dω dt - Mômen quay: Me = kM φ iu = Cu.iu - Hằng số động cơ: ke = Π kM 22 - Hằng số thời gian phần ứng: Lu Tu = R u ⇒ I= ω= 1/ Ru (U – E) + Tu.s (Me – Mc) J s Sơ đồ mô simulink điện áp đặt có dạng bước nhảy hình 3.1 Hình 3.1 Sơ đồ mô simulink từ thông không đổi Trong đó: Gain: Cu = k φ = 38,2.0,04 = 1,528 Step: Thời điểm bắt đầu tín hiệu bước nhảy Step time = (s) Giá trị ban đầu Initial value = Giá trị cuối Final value = 50 (V) Simulation time: Start time: 0.02 Stop time: 0.2 Slover: Max step size: 0.0001 23 Đặc tính tốc độ, đặc tính dòng điện, đặc tính điện áp phản hồi cảu động thu mô hình đây: (+) Khi nhiễu Mc = 0: - Đặc tính tốc độ: ω (rad / s) t(s) Hình 3.2 Đặc tính hiển thị tốc độ động Độ điều chỉnh: δ%= ymax − yxl 55 − 32 100% = 100% ≈ 71.9% yxl 32 + Độ điều chỉnh tương đối lớn Nhưng khoảng thời gian độ lại tương đối nhỏ - Đặc tính dòng điện: I(A) 24 t(s) Hình 3.3 Đặc tính hiển thị dòng điện động - Đặc tính điện áp phản hồi: U(V) Hình 3.4 Đặc tính hiển thị điện áp phản hồi động t(s) - Đặc tính mômen: M(Nm) Hình 3.5 Đặc tính mômen động Nhận xét kết mô thu được: 25 t(s) - Động điện chiều kích từ độc lập đối tượng phi tuyến - Ta thấy sau khoảng thời gian 0,12 (s) hệ thống vào ổn định - Khi khởi động trực tiếp động cơ, trình độ, dòng điện phần ứng tăng lên lớn so với dòng điện định mức - Việc điều chỉnh tốc độ động tương đối dễ dàng - Trong chế độ xác lập tín hiệu điện áp phản hồi bám với tín hiệu dặt (+) Khi thay đổi nhiễu Mc = 20: - điện áp phản hồi: ω (rad / s) Hình 3.6 Đặc ính điện áp phản hồi t(s) - Đặc tính tốc độ: ω (rad / s ) Hình 3.7 Đạc tính tốc độ động - Đặc tính dòng điên: 26 t(s) I(A) Hình 3.8 Đặc tính dòng điện động t(s) - Đặc tính mô men: M(Nm) Hình 3.9 Đặc tính mômen động t(s) Nhận xét: + Khi có nhiễu giá trị dòng điện mô men tăng theo, giá trị tốc độ điện áp phản hồi giảm + điện áp phản hồi không bám với tín hiệu đặt (+) Khi nắp thêm lọc: 27 Hình 4.0 Sơ đồ mô cấu trúc động từ thông không đổi - Đặc tính tốc độ: ω (rad / s ) Hình 4.1 Đặc tính hiển thị tốc độ t(s) - Đặc tính dòng điện: I(A) Hình 4.2 Đặc tính hiển thị dòng điện Nhận xét: Khi nắp thêm lọc ta thấy độ điều chỉnh giảm nhiều 28 t(s) 3.3.Kết luận, nhận xét kết mô - Thời gian độ tương đối nhỏ; độ điều chỉnh độ sai lệch hệ tương đối lớn Vì mô hình động chưa đáp ứng yêu cầu - Việc điều chỉnh dòng (qua điều khiển mômen quaycuar động cơ) điều chỉnh tốc độ quay tương đối dễ dàng 29 Kết luận Dựa vào kết mô thu ta biết hoạt động chế độ làm việc động điện chiều Và nhờ giúp ta biết cách sử dụng hợp lý động điện chiều quy trình công nghệ Việc mô giúp ta khảo sát đối tượng mà không thiết phải có đối tượng hay hệ thống thực Qua thời gian nghiên cứu, tìm hiểu với hướng dẫn thầy Phạm Tâm Thành, em hoàn thành đồ án Tuy nhiên kiến thức hạn chế nên không tránh khỏi sai sót Em mong thầy cô bạn góp ý để làm em hoàn thiện 30 Tài liệu tham khảo [1] Tài liệu: Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động Tác giả: Nguyễn Phùng Quang NXB: Khoa học kỹ thuật Năm XB: 2005 [2] Tài liệu: Điều chỉnh tự động truyền động điện Tác giả: Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi NXB: Khoa học kỹ thuật Năm XB: 2006 31 [...]... dòng điện đặt cho bộ điều khiển dòng Bộ điều khiển dòng có nhiệm vụ điều khiển dòng của động cơ và đảm bảo dòng phần ứng luôn nằm trong giá trị làm việc an toàn Trong trường hợp động cơ có công suất nhỏ và có khả năng chịu quá tải lớn người ta có thể bỏ qua mạch vòng dòng điện 2.2 Xây dựng mô hình của động cơ 2.2.1 Mô hình toán của động cơ điện một chiều - Xét một động cơ có mô hình như sau: 13 Hình. .. Trong đó: Uu: điện áp mạch phần ứng Iu : dòng điện mạch phần ứng Ru: điện trở mạch phần ứng E : sức điện động phần ứng (+) Phương trình chuyển động 14 dω dt Me – Mc = J Trong đó: Me: mômen điện của động cơ Mc: mômen cản trên trục động cơ J : mômen quán tính ω : tốc độ của động cơ E = k φ ω (k: hằng số động cơ) Me = k φ Iu - Để xây dựng mô hình động cơ ta chuyển các phương trình của động cơ sang miền... thị dòng điện của động cơ - Đặc tính điện áp phản hồi: U(V) Hình 3.4 Đặc tính hiển thị điện áp phản hồi của động cơ t(s) - Đặc tính mômen: M(Nm) Hình 3.5 Đặc tính mômen của động cơ Nhận xét về kết quả mô phỏng thu được: 25 t(s) - Động cơ điện một chiều kích từ độc lập là một đối tượng phi tuyến - Ta thấy sau khoảng thời gian 0,12 (s) hệ thống đi vào ổn định - Khi khởi động trực tiếp động cơ, trong... tốc độ quay hẹp và còn bị phụ thuộc nhiều vào giá trị mômen cản - Do ảnh hưởng của từ dư sẽ gây ra sai lệch trong quá trình thực hiện đảo chiều quay động cơ Chương 3 – Mô phỏng các đặc tính của động cơ 21 một chiều bằng Matlab&Simulink 3.1 Lựa chọn các thông số cho mô phỏng * Chọn các thông số cho động cơ điện một chiều - Điện trở phần ứng: Ru = 250m Ω - Mô men quán tính: J = 0,01 kgm2 - Điện cảm phần... ω U1 U3 0 U2 Mc M Hình 2.1.a Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp b) Thay đổi điện trở phụ đặt vào phần ứng của động cơ Phương pháp này sử dụng điện trở phụ mắc thêm vào mạch phần ứng để thay đổi tốc độ của động cơ một chiều Giá trị tốc độ thay đổi cũng nằm dưới đường đặc tính cơ tự nhiên Dải thay đổi tốc độ theo điện trở phụ thuộc vào điểm làm việc, nếu mômen cản trên động cơ càng nhỏ thì dài... số động cơ: ke = 236,8 km = 38,2 - Từ thông danh định: φR = 0,04 Vs 3.2 Mô phỏng các trường hợp cụ thể của động cơ bằng simulink 3.2.1 Mô phỏng động cơ điện trong trường hợp φ = const Đối tượng điều khiển là động cơ một chiều kích từ độc lập cần phải được điều chỉnh dòng (qua đó điều khiển mômen quay của động cơ) và điều chỉnh tốc độ quay Đối tượng được mô tả bởi hệ các phương trình dưới đây: - Điện. .. được tuyến tính hóa của động cơ một chiều kích từ độc lập k φ0 ∆ Iu ∆ Uu ∆ω ∆ Me k φ0 k ω0 kI0 ∆ Mc ∆φ ∆ Uk Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc tuyến tính hóa 2.2.3 Mô hình động cơ một chiều kích từ độc lập với từ thông không đổi ( φ = const) Đối với động cơ một chiều kích thích vĩnh cửu hay động cơ một chiều kích từ độc lập mà không điều khiển từ thông thì có thể coi từ thông của động cơ là hằng số Khi đó phương... tính dòng điện của động cơ t(s) - Đặc tính mô men: M(Nm) Hình 3.9 Đặc tính mômen của động cơ t(s) Nhận xét: + Khi có nhiễu thì giá trị dòng điện và mô men tăng theo, còn giá trị tốc độ và điện áp phản hồi thì giảm + điện áp phản hồi không còn bám với tín hiệu đặt (+) Khi nắp thêm bộ lọc: 27 Hình 4.0 Sơ đồ mô phỏng cấu trúc của động cơ khi từ thông không đổi - Đặc tính tốc độ: ω (rad / s ) Hình 4.1 Đặc... hệ phi tuyến này và chuyển mô hình động cơ về dạng mô hình một chiều tuyến tính hóa 2.2.2 Mô hình tuyến tính hóa động cơ một chiều kích từ độc lập Ta biết rằng quan hệ giữa từ thông và dòng điện kích từ là một quan hệ phi tuyến nên nó gây khó khăn cho việc thiết kế điều khiển khi cần thay đổi từ thông của động cơ Chính vì vậy trong tính toán ứng dụng thường dùng mô hình tuyến tính hóa quanh điểm làm... như là duy nhất đối với động cơ điện một chiều khi cần điều chỉnh tốc độ lớn hơn tốc độ điều khiển 2.1.2 Cấu trúc điều khiển động cơ một chiều Ngày nay cấu trúc điều khiển động cơ một chiều thường sử dụng cấu trúc điều khiển nối tầng (phân tầng hoặc điều khiển casecade), cấu trúc này gồm nhiều vòng điều khiển nồng nhau 12 BBĐ – ĐC – Hình 2.2 Cấu trúc điều khiển động cơ một chiều ωsp : giá trị tốc độ ... chổi than Cổ góp chổi than phận để biến đổi dòng điện rotor Đây coi chỉnh lưu hay nghịch lưu khí Cổ góp gồm phiến góp đồng ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn đầu trục (1) Chổi than làm than graphit... trình động chiều kích từ độc lập phương trình phi tuyến quan hệ từ thông dòng kích từ quan hệ phi tuyến theo đường cong từ hóa Ngoài quan hệ phi tuyến tồn mômen cản tốc độ động cơ, đo mô hình... tính hóa quan hệ phi tuyến chuyển mô hình động dạng mô hình chiều tuyến tính hóa 2.2.2 Mô hình tuyến tính hóa động chiều kích từ độc lập Ta biết quan hệ từ thông dòng điện kích từ quan hệ phi