Đồ án Tổng Hợp Điện Cơ

Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : phần I : phân tích lựachọn phơng án truyền động điện *Khái niệm chung: * Nội dung: - Để thiết kế hệ thống truyền động cho đối tợng truyền động ta phải vào đặc điểm công nghệ nó, vào tiêu chất lợng mà đa phơng án hợp lý Với đối tợng truyền động thực truyền động khác Mỗi phơng án có u nhợc điểm nó, nói chung phơng án đa cần đảm bảo yêu cầu đối tợng cần truyền động Phải đảm bảo đợc tiêu mặt kỹ thuật nh mặt kinh tế, tiêu kỹ thuật quan trọng hàng đầu Thông thờng hệ thống tốt mặt kỹ thuật nh tốn mặt kinh tế Do tuỳ thuộc yêu cầu chất lợng độ xác sản phẩm ta cho chọn hệ thống truyền động điện nhằm đa hệ thống đảm bảo yêu cầu mong muốn * ý nghĩa: - Việc lựa chọn phơng án truyền động điện có ý nghĩa quan trọng Nó liên quan đến chất lợng sản phẩm nh ảnh hởng đến hiệu kinh tế sản xuất Nếu nh lựa chọn tăng xuất làm việc, hạn chế đợc hành trình thừa, chất lợng sản phẩm tốt hơn, hiệu kinh tế cao Kết hoàn toàn ngợc lại ta lựa chọn không gây tổn thất không ngờ trớc * phơng án lựa chọn: - Muốn chọn đợc hệ thống phù hợp với yêu cầu phải đa phơng án đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật sau đánh giá u nhợc điểm mà chọn cho hợp lý I chọn phơng án truyền động điện: Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : -Để thiết kế hệ thống truyền động điện ngời thiết kế phải đa nhiều phơng án khác Rồi sau so sánh phơng án hai phơng diện kinh tế kỹ thuật để chọn phơng án tối u Phơng án tối u phơng án đáp ứng đợc yêu cầu đề đồng thời phơng án đảm bảo mặt kỹ thuật chi phí thấp I.1 : phân tích chọn động truyền động phơng án điều chỉnh tốc độ - Động thiết bị truyền chuyển động cho máy sản xuất , đối tợng điều khiển hệ thống điều khiển tự động truyền động điện việc chọn động cách hợp lý có vị trí quan trọng công việc thiết kế hệ thống truyền động điện , động đợc chọn phải thoả mãn điều kiện công nghệ yêu cầu, phải phụ thuộc tính chất công suất tải đồng thời phải thoả mãn yếu tố cho tổn hao ít, giá thành hạ, hoạt động tin cậy, chi phí vận hành hàng năm nhỏ, lắp đặt thay dễ, sửa chữa đơn giản, để chọn động quay chi tiết ta xét lần lợt loại động : Trong công nghiệp động dùng hệ truyền động điện gồm hai loại : - Động điện xoay chiều : Chia hai loại : + Động không đồng : bao gồm động động không đồng roto lồng sóc động không đồng roto dây quấn + Động đồng - Động điện chiều : Chia làm ba loại : + Động chiều kích từ độc lập + Động chiều kích từ nối tiếp + Động chiều kích từ hỗn hợp Sau ta nghiên cứu đặc điểm loại nh phơng pháp điều chỉnh tốc độ chúng I.1.1: Động điện xoay chiều : I.1.1.1 : Động không đồng Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : - Đợc sử dụng rộng rãi thực tế, u điểm cấu tạo đơn giản, đặc biệt loại rô to lồng sóc So với máy điện chiều giá thành hạ vận hành tin cậy trực tiếp dùng điện lới không cần dùng thiết bị biến đổi khác nhợc điểm điều khiển khống chế trình độ khó khăn, với động lồng sóc tiêu khởi động xấu đc rf hình i1 xà r1 x1 ià n x2 n1 i2 rf = rf # r'2/ s uf rà mth hình hình Hình : Sơ đồ nguyên lý động không đồng Hình : Sơ đồ thay Hình : đặc tính Ngời ta chứng minh đợc phơng trình đặc tính : m Đồ án tổng hợp hệ điện U M = R,2 R1 + S SVTK : R,2 s f +X nm S Trong : Uf : giá trị hiệu dụng điện áp pha sta to R2, ,R1 : điện trở rô to stato quy đổi S : hệ số trợt động S = Sth = R2 X nm Hệ số trợt tới hạn Xnm =X1 + X2 : điện kháng ngắn mạch tổng trở điện kháng tản sta to rô to quy đổi Cũng viết : M= 2.Mth.(1 + a.Sth) Sth S + + 2.a.Sth S Sth Trong : Mth = 3.U f 2.1 ( R1 R 21 + X nm) Với Xnm = X1+X2 : điện kháng ngắn mạch Mth : Mô men tới hạn a = R1/R2 : Hệ số phụ thuộc sơ đồ nối mạch động Sth = R2/Xnm : hệ số trợt tới hạn S= : Hệ số trợt Từ phơng trình đặc tính ta đa phơng pháp điều chỉnh tốc độ động nh sau : - Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : - Thay đổi điện áp U tần số f = const - Thay đổi điện trở mạch roto - Thay đổi công suất trợt ( thay đổi số đôi cực ) a Thay đổi tần số nguồn cung cấp cho động - Sức điện động động đợc cho công thức sau : U1 = E = 4,44.W1.f1.Kdq1. = C.f1 => = U1/C.f1 (*) Giả sử f = fcb = 50Hz , U1 = const + Nếu điều chỉnh f > fcb : Từ (*) ta thấy f tăng giảm ( U = const) muốn giữ cho mômen không đổi ( M = K .I2.cos = const ) I2 phải tăng lên I2 > I2đm Nh làm cho mạch từ non tải dây quấn roto tải + Nếu điều chỉnh cho f < fcb : Từ (*) ta thấy f giảm tăng dòng từ hoá I tăng mạch từ bão hoà , cos giảm , tổn hao lớn , nhiệt độ tăng nhiệt độ cho phép Do điều chỉnh tần số ( dùng biến tần ) ngời ta thờng kèm với việc thay đổi điện áp để giữ cho = const điều phức tạp b Thay đổi điện áp U f = const n n1 đaxc rf = đc rf # rf mth2 mth1 mth m -Vì mômen động tỉ lệ bình phơng điện áp thay đổi điện áp đặt vào stato thay đổi đợc mômen thay đổi đợc tốc độ Để điều chỉnh đợc điện áp phải có biến đổi điện áp xoay chiều ( ĐAXC ) thông thờng Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : không áp dụng điều chỉnh U cho động roto lồng sóc Sth đặc tính tự nhiên nhỏ Với động roto dây quấn điều chỉnh điện áp cần nối thêm Rf mạch roto để mở rộng phạm vi điều chỉnh Phơng pháp điều chỉnh điện áp mạch roto thích hợp với truyền động mà mômen tải hàm tăng theo tốc độ nh quạt gió , bơm li tâm c Thay đổi tốc độ cách điều chỉnh điện trở mạch rôto n n1 rf = rf # mth m Ta điều chỉnh trơn điện trở mạch roto van bán dẫn , u dễ tự động hoá việc điều chỉnh Điện trở mạch roto động đợc xác định theo biểu thức Rr = Rrd + Rf Trong : Rrd : Điện trở mạch dây quấn roto Rf : Điện trở mắc thêm vào mạch roto Khi thay đổi điện trở mạch roto mômen tới hạn động không thay đổi độ trợt tới hạn tỉ lệ bậc với điện trở S = Si.Rr/Rrd Trong : S : Độ trợt điện trở mạch roto Rr Si : : Độ trợt điện trở mạch roto Rrd 3I r.Rr 3I r.Rr 3I Rrd M = = = Mặt khác : Rr S Si Si Rrd Khi thay đổi điện trở mạch roto mômen thay đổi => tốc độ thay đổi Thông thờng chọn Rf chế độ dài hạn , chọn vật liệu có nhỏ Phơng pháp làm tăng tổn hao , giảm hiệu suất Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : Với máy điện không đồng rô to dây cuốn, ta dùng phơng pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng để thay đổi tốc Ưu điểm kết cấu biến đổi đơn giản nhng có nhợc điểm vùng tốc độ thấp hệ số trợt S lớn nên gây tổn hao nhiều Ps = Pđt S d Điều chỉnh tốc độ cách điều chỉnh công suất trợt ( thay đổi số đôi cực ) n n1 p= p= mth m n = n1.(1-s) =f1.(1-s)/p Khi thay đổi p n thay đổi Tuy nhiên việc thay đổi p làm cho tốc độ bị nhảy cấp việc điều chỉnh không trơn I.1.1.2: Động đồng - Sơ đồ nguyên lý đặc tính nh hình vẽ - Hình : sơ đồ nguyên lý - Hình : đặc tính n n0 đc + mth - m Đồ án tổng hợp hệ điện Hình SVTK : Hình2 - Động đồng sử dụng cho hệ truyền động yêu cầu độ ổn định tốc độ cao Động đồng thờng dùng cho máy bơm , quạt gió , hệ truyền động nhà máy luyện kim - Ưu điểm có độ ổn định tốc độ cao hệ số cos hiệu suất lớn , vận hành có độ tin cậy cao - Mạch stato tơng tự động không đồng , mạch roto có cuộn kích từ cuộn dây khởi động - Khi đóng điện động làm việc với tốc độ không đổi tốc độ đồng = 2. f1 (1) p Trong phạm vi mômen cho phép MMmax tốc độ động đồng Từ (1) ta thấy thay đổi f thay đổi đợc tốc độ cấu trúc hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động đồng có biến tần kèm theo Với máy đồng biến đổi biến tần, nên hệ thống phức tạp đắt tiền nh biến đổi động Rôto lồng sóc Mặt khác công nghệ yêu cầu có chất lợng cao sử dụng máy điện đồng thời gian mở máy lâu tốn nhiều thời gian nh suất lao động không cao I.1.2 : Động chiều - Đặc điểm chung động điện chiều hoạt động tin cậy, có mô men lớn, điều chỉnh tốc độ đơn giản máy điện xoay chiều, nhng nhợc điểm giá thành đắt Động chiều có loại : + Động chiều kích từ độc lập Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : + Động chiều kích từ nối tiếp + Động chiều kích từ hỗn hợp Động chiều kích từ hỗn hợp dùng ta nghiên cứu hai loại I.1.2.1 : Động chiều kích từ nối tiếp - Với động chiều kích từ nối tiếp ta có cuộn dây kích từ đợc ghép nối tiếp với phần ứng - Phơng trình đặc tính điện : = U R KC.I KC Phơng trình đặc tính = U R KCM KC M = KCI Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính điện đặc tính cho nh hình vẽ n uƯ + - ckt rf rf = rf # đc m Từ phơng trình đặc tính ta thấy : điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ nối tiếp cách thay đổi điện áp phần ứng thay đổi điện trở phần ứng cách mắc thêm điện trở phụ * Nhận xét : - Đặc tính có dạng hypebol mềm phạm vi dòng điện có giá trị nhỏ định mức vùng có dòng điện lớn mạch từ bão hoà nên từ Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : thông hầu nh không đổi có dạng gần tuyến tính Do loại động không nên dùng cho hệ truyền động yêu cầu độ ổn định tốc độ cao mà sử dụng cho hệ truyền động có yêu cầu tốc độ thay đổi theo phụ tải Động chiều kích từ nối tiếp có khả tải lớn mômen ( nhờ cuộn CKT mắc nối tiếp vào mạch phần ứng ) => Có khả khởi động tốt động chiều kích từ độc lập nên loại động sử dụng cho hệ truyền động yêu cầu tải cao mômen khởi động lớn Vì từ thông phụ thuộc dòng điện nên khả chịu tải động không chịu ảnh hởng sụt áp lới I.1.2.2: Động chiều kích từ độc lập : - Phơng trình đặc tính điện : = - Phơng trình đặc tính : = U R I K K U R M K ( K ) Sơ đồ nguyên lý , đồ thị đặc tính đặc tính điện cho nh hình vẽ : n + uƯ - no đc ckt m * Nhận xét : - Đặc tính có dạng đờng thẳng có độ cứng cao Khi động làm việc với tốc độ không đổi mômen điện từ mômen cản trục động Điểm làm việc tơng ứng với điểm giao đặc tính động đặc tính mômen cản phụ tải - Từ phơng trình đặc tính ta đa phơng pháp điều chỉnh tốc độ nh sau : - Phơng pháp thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng động 10 Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : - Nếu hệ thống cha ổn định phải hiệu chỉnh hệ thống ổn định V.2.1 Xét ổn định hệ thống: V.2.1.1-Thành lập sơ đồ cấu trúc hàm truyền hệ thống Khi xét hàm truyền hệ thống theo tín hiệu U cđ ta bỏ qua khâu nhiễu loạn phụ tải a) Sơ đồ cấu trúc hệ thống nh sau: Ucđ (-) W (-) WI W / Ru T * p +1 Ru * K D TM * p n (-) 1/KD TM * p Ru * K D Ucđ (-) W (-) WI W Ru * K D TM * p / Ru T * p +1 (-) 1/KD 94 n Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : W W Ucđ (-) (-) W WI n WĐ Ucđ (-) W (-) Wtd1 b) Xác định hàm truyền phần tử hệ thống: * Hàm truyền động cơ: Dạng hàm truyền nh sau: W = Đ K Đ T T P +T P +1 M M Trong đó: KĐ = 7,3 hệ số khuyếch đại động TE: số thời gian điện từ động TE = LU 0,014 = = 0,071 RU 0,197 L = Lck + L = 0,008 + 0,014 = 0,022(H) TM = GD R 375 K K e M TM: số thời gian điện Với: GD2 = 0,56 (kg.m3), gọi mô men vô lăng Ke = 1 = = 0,137 K D 7,3 KM = 9,55.Ke = 1.308 TM = WD = 0,56.0,197 = 0,00164( s ) 375.0,137.1,308 7,3 1,164.10 P + 1,64.10 P + 95 n Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : Hàm truyền BBĐ: Nó có dạng sau: W= Với K 20,26 = T p + 0,0033 p + K = 20,26 hệ số khuyếch đại BBĐ T số thời gian BBĐ T = Với: 1 = = = 0.0033 m o đ m f 50 m = số lần đập mạch điện áp chỉnh lu chu kỳ f = 50 (Hz) tần số lới điện Hàm truyền khâu khuyếch đại: W = K = 112,9 WI = KI = 1,0186 W = TM p RU K D WI = K I K T p + wtđ1 = WI.WĐ với: 1/ Ru Ru K D T p+ TM P K = D WD = Ru K D 1 + T TM p + TM p + 1+ Ru T p+ TM P K D K KD Wtd = WI WD = KI T p+ T TM p + TM p + 96 Đồ án tổng hợp hệ điện Ucđ (-) n Wtd2 W SVTK : Wtd = Wtd1 + W Wtd1 K KD T p + T TM p + TM p + = K T p KD + M K I R u K D T p + T TM p + TM p + KI K KD T p + T TM p + TM p + Wtd = W Wtd = K K T p KD + M K I R u K D T p + T TM p + TM p + KI K I K K D (T p + 1).(T TM p + TM p + 1) = K K I K K D T p + M R u K D (T p + 1).(T TM p + TM p + 1) Wtd = R u K I K K D R u K D (T p + 1).(T TM p + TM p + 1) + .TM K I K K D p Wtd = R u K I K K D K R u (T p + 1).(T TM p + TM p + 1) + .TM K I K p WHT = Wtd = + .Wtd = K Ru K I K K D K K I K Ru K D + Ru (T p + 1).(T TM p + TM p + 1) + .TM K I K p V.2.1.2 Xét ổn định hệ thống : Từ hàm truyền hệ thống ta có phơng trình nh sau: K I K R u K D + R u (T p + 1).(T TM p + TM p + 1) + .TM K I K p = A( p) Để xét ổn định hệ thống ta sử dụng phơng pháp biến đổi đơn giản dùng tiêu chuẩn raouth để xét ổn định cho hệ thống theo tiêu chuẩn raouth số hạng cột số phải dấu hệ ổn định từ A(P) 97 Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : A( P ) = Ru T TE TM P + Ru (T TM + TE TM ) P + [ TM K I K + Ru (T + TM )]P + K I K Ru K D Thay số tính ta có: 7,65.10 P + 2,4.10 5.P + 6,2.10 P + 0,2374 = A( P) A p + A1 p + A p + A = Do ta thành lập bảng Raox nh sau: Dạng tổng quát: a0 a2 a1 a3 b0 b2 a4 b1 Với: A0 = a0 = 7,65.10-8 A1 = 2,4.10-5 A2 = 6,2.10-3 A3 = 0,2374 A4 =0 b0 = b2 b1 = a1a a0 a3 14,88.10 1,816.10 = = 5,44.10 a1 2,4.10 = a4 = b0 a3 a1b2 5,44.10 3.0,2374 2,4.10 5.0 = = 0,2374 b0 5,44.10 Ta thấy bảng trên, số hạng cột đầu mang dấu dơng, theo tiêu chuẩn Raox ta kết luận hệ thống làm việc ổn định V.2.2 Hiệu chỉnh hệ thống theo phơng pháp Môdun tối u Để nâng cao chất lợng hệ thống, ta hiệu chỉnh hệ thống theo phơng pháp môdun tối u Hàm tối u có dạng: Wtu = 1 + 1. p + 2..p 98 Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : a) Hiệu chỉnh hệ thống có mạch vòng âm dòng tác động: Ta có sơ đồ cấu trúc sau: U (-) WI W (-) / Ru T * p + Ru * K D TM * p n 1/KD Do quán tính lớn, thành phần 1/ KD Tác động lên hệ thống nhỏ ta bỏ qua: Khi bỏ qua SĐĐ Vậy ta có sơ đồ cấu trúc sau: U (-) WI / Ru T * p + W U U (-) Wtd1 i Trong đó: 99 i 1/ (-) Wo i Đồ án tổng hợp hệ điện Wtd = WI W SVTK : / Ru 20,26 5,076 = 1,0186 = T p + 0,0033 p + 0,071 p + 104,75 (0,0033 p + 1).(0,071 p + 1) W0 = Wtd = 16,24 (0.0033 p + 1)(0,071 p + 1) Khi mạch hiệu chỉnh có sơ đồ cấu trúc: U Wo (-) i R(P) với R(p) hàm hiệu chỉnh: R( p) = Chọn: (0.0033 p + 1)(0,071 p + 1) = W0 ( p ).2p.(1 + p ) 16,24.2p.(1 + p) = 0.0033 ta có: R( p) = 0,071 p + 1 = 0,66 + 0,107 p 0,107 p Vậy hàm hiệu chỉnh khâu PI: r37 r35 _ ung - i c +u cc Ic8 + r36 -u cc Từ sơ đồ hiệu chỉnh ta thấy : Zv = R35//R36 Zr = R37//C Vậy Whc = R(P) = Zr/Zv = R37/Zv + 1/C16Zv.p= 0,66+1/0,107p Chọn : R37/Zv =0,66 C16Zv = 0,107 100 ura Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : b) Hiệu chỉnh hệ thống có mạch vòng âm tốc tác động Ta có sơ đồ cấu trúc sau: Ucđ W (-) Ru * K D TM * p Wtư 1/ Ucđ (-) n Wtd2 Ucd 1/ W01 (-) n Ru K D = Với: Wtd = W Wtu TM p = 112,9 = 1 1,4381 0,155 + 0,0000109 p + 0,0066 p 0,00164 p 162,36 0,000254 p.(1 + 0,0000109 p + 0,0066 p) Vì đại lợng 0.0000109 nhỏ nên ta bỏ qua Vậy ta đợc: Wtd = 162,36 0,000254 p.(1 + 0,0066 p) W01 = Wtd = = 162,36 0008 = 0,000254 p.(1 + 0,0066 p ) 1,299 0,000254 p.(1 + 0,0066 p) 101 n Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : Mạch hiệu chỉnh có sơ đồ cấu trúc: cd (-) W01 n R(P) với R(p) hàm hiệu chỉnh ta có: R( p) = 0,000254 p(1 + 0,0066 p) = W0 ( p).2p (1 + p ) 1,299.2.p(1 + p ) chọn = 0,0066 ta có: R( p) = 0,000254 p = 0,15 0,017 p Vậy hàm hiệu chỉnh khâu (K): R2 + R1 Ura + Tổng hợp hàm hiệu chỉnh ta có: r37 r35 _ r2 +ucc Ic8 r36 c + -ucc r1 _ +ucc Ic + ura -ucc Cuối ta có sơ đồ cấu trúc hệ thống đờng đặc tính động quan hệ n = f(t) nh hình sau 102 Đồ án tổng hợp hệ điện 103 SVTK : Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : phần VI : thuyết minh sơ đồ nguyên lý VI.1 Khởi động hệ thống Để cung cấp nguồn điện cho toàn hệ đóng aptomat AB sau đóng nguồn cung cấp cho mạch kích từ động đóng tiếp điểm khởi động để cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu mạch động lực, cho mạch điều khiển cho mạch nguồn nuôi Điều khiển cho động quay theo chiều thuận hay ngợc tín hiệu điện áp chủ đạo (ucđ) Khi muốn cho động quay theo chiều thuận điện áp chủ đạo dơng, thực điều khiển khống chế đóng tiếp điểm thuận T (đồng thời tiếp điểm ngợc N mở) Ngợc lại muốn động quay theo chiều ngợc đóng tiếp điểm N (đồng thời T mở), lấy điện áp âm Điện áp chủ đạo lấy triết áp Rđ Trong trình khởi động hệ thống, thiết phải cung cấp nguồn điện cho cuộn kích từ độc lập động trớc tiên Vì nh phần ứng động đợc cấp điện mà cha có nguồn kích từ động rơi vào tình trạng ngắn mạch Khi khởi động mạch vòng dòng điện bị bão hoà , co mạch vòng phản hồi âm tốc độ tham gia vào , dòng điện khởi động lớn lúc UvIC8 = Ung- I < tín hiệu đa vào đầu đảo IC8 nên UrIC8 > D mở dẫn đến UvIC6 = Uo - UrIC5 + UrIC8 tăng lên , UvIC6 tăng lên lớn nên UrIC6 âm nhiều lên => Tr mở nhiều góc điều khiển tăng lên cos giảm Ud giảm xuống để giảm độ cứng đặc tính , trình khởi động tốc độ động tăng dần đến điểm D mạch vòng tốc độ bắt đầu hết bão hoà đặc tính đợc nâng cao độ cứng , động tiếp tục khởi động đoạn DC Đến điểm C mạch vòng dòng điện ngừng tác động mạch vòng âm tốc độ , động đợc tăng tốc tiến tới làm việc xác lập điểm B VI.2 Khi hệ thống làm việc bình thờng Giả sử động quay thuận làm việc chế độ bình thờng 104 Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : Tín hiệu vào IC3 nh sau: UvIC3 = Ucđ - n > => UrIC4 > , lúc LI = LII = nên Tr11 khoá Tr12 mở nên UrIC5 < UvIC6 = Uo - UrIC5 > tín hiệu đa vào đầu đảo IC6 nên UrIC6 < , Tr mở với lợng xác định nên xuất góc xác định ứng với tốc độ đặt trớc VI.3 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ, điều chỉnh trị số điện áp chủ đạo (tín hiệu điện áp đặt tốc độ) đa tới đầu vào mạch khuếch đại trung gian Khi điện áp chủ đạo thay đổi làm cho điện áp điều khiển thay đổi, dẫn đến thay đổi thời điểm phát xung điều khiển đến cực điều khiển Tiristor, nghĩa làm thay đổi góc mở Tiristor Kết điện áp đặt vào mạch phần ứng động thay đổi nh tốc độ động thay đổi VI.4 Nguyên lý ổn đinh tốc độ Khi tốc độ động chiều quay thuận (hoặc quay ngợc) tăng đến mức ngỡng khối điều khiển tốc độ khối bắt đầu tác động vào hệ thống điều khiển tự động Giả sử động làm việc tốc độ đặt ứng với tín hiệu điện áp chủ đạo (uđ) Nếu lý làm cho tốc độ động thay đổi (chẳng hạn thay đổi mômen tải) lúc mạch phản hồi âm tốc độ tác động làm cho lợng n thay đổi theo bù lại thay đổi tốc độ, kéo tốc độ vị trí ổn định Ví dụ : giả sử tải tăng , tốc độ giảm làm cho UvIC3 = Ucđ - n tăng lên => UrIC4 dơng => UrIC5 âm => UvIC6 = Uo - UrIC5 giảm xuống => UrIC6 bớt âm Tr mở nên góc giảm => cos tăng Ud tăng nên tốc độ lại tăng lên VI.5 Nguyên lý hạn chễ dòng điện: Mạch vòng hạn chế dòng điện tác động dòng điện chạy mạch phần ứng động tăng lớn trị số dòng điện cho phép (Ing) Còn hệ thống làm việc ổn định mạch hạn chế dòng điện không tác động 105 Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : Giả sử động làm việc bình thờng chiều quay thuận UvIC8 = Ung- I > , UrIC8 < => D khoá mạch vòng dòng điện cha tham gia vào Khi xảy tải mức cho phép ( tức I tăng lên ) lúc UvIC8 = Ung- I < tín hiệu đa vào đầu đảo IC8 nên UrIC8 > D mở dẫn đến UvIC6 = Uo - UrIC5 + UrIC8 tăng lên , UvIC6 tăng lên lớn so với chế độ làm việc bình thờng nên UrIC6 âm nhiều lên => Tr mở nhiều góc điều khiển tăng lên cos giảm Ud giảm xuống để giảm độ cứng đặc tính Nếu tải lớn IC3 làm việc chế độ bão hoà UrIC8 dơng nên UrIC6 âm nhiều lên góc lớn làm cho Ud giảm nhỏ gần , tốc độ giảm dừng hệ thống VI.6 Nguyên lý đảo chiều: Với sơ đồ nguyên lý hệ thống thiết kế, hai biến đổi đợc khống chế độc lập Vì chiều quay động đợc định điện áp chủ đạo thông qua tín hiệu mạch khoá logic Muốn đảo chiều động ta đảo chiều điện áp chủ đạo u đ làm thay đổi mức tín hiệu logic khống chế khối logic tạo chế tín hiệu Khi có lệnh đảo chiều, lúc mạch logic mạch tạo trễ tín hiệu cho xung điều khiển thực việc đảo chiều Giả sử động quay theo chiều thuận ta đảo chiều cho động cho động quay sang chiều ngợc , lúc tín hiệu mạch logic cắt xung chỉnh lu làm việc theo chiều quay thuận sau thừi gian trễ đủ để Tiristor phục hồi đặc tính khoá cấp xung mở chỉnh lu làm việc cho chiều quay ngợc động Ngợc lại việc đảo chiều quay động từ chiều quay ngợc sang chiều quay thuận tiến trình nh Đảo cực tính điện áp chủ đạo, lúc tín hiệu mạch logic khống cắt xung mở biến đổi ngợc cấp xung mở biến đổi thuận (sau khoảng thời gian trễ) 106 Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : Khi thực việc đảo chiều, lúc từ thông động định mức động có sức điện động theo chiều cũ xảy trình trả lợng lới thông qua biến đổi sau (giả sử đảo chiều quay thuận sang chiều quay ngợc lợng lới qua biến đổi làm việc cho chiều quay ngợc) Nh sảy hãm tái sinh Mômen hãm làm cho tốc độ động giảm nhanh không, sau động đợc khởi động theo chiều quay ngợc lại - Giả sử động hoạt động chế độ chạy thuận : Lúc tín hiệu vào IC3 UvIC3 = Ucđ - n > => UrIC7 = Do lúc I dẫn dòng nên photo Triac không làm việc Tranzitor chức mở nên Uk = , thông qua mạch PLIP PLOP gồm phần tử logic NAND1 đến NAND4 , kết UraNAND3 = Và UraNAND4 = Tr1 khoá nên thông qua AND7 tín hiệu sau AND7 = tức LI = , I đợc cấp xung bị khoá LII = - Khi muốn đảo chiều ta tiến hành đảo chiều Ucđ + Lúc tín hiệu vào IC3 UvIC3 = - Ucđ - n < => UrIC7 = Tuy nhiên lúc mạch PLIP PLOP cha chuyển trạng thái dòng qua phần ứng động cha giảm nên Uk = , tín hiệu sau AND7 = tức LI = , I đợc cấp xung làm việc với góc >900 bị khoá LII = dòng phần ứng nhanh chóng giảm Khi dòng phần ứng cha giảm LI = LII = , II cha đợc cấp xung + Khi dòng phần ứng giảm photo Triac thông Trazitor chức khoá lại làm cho Uk = 1, lúc mạch PLIP PLOP đủ điều kiện chuyển trạng thái nên thông qua mạch gồm phần tử logic NAND1 đến NAND4 , kết UraNAND3 = Và UraNAND4 = Bộ I đợc cắt xung hoàn toàn nhng II cha có xung tín hiệu UraNAND4 = đợc nạp cho tụ C chạy qua Tr2 ( lúc mở ) nên LII = , khoảng thời gian nạp cho tụ C khoảng thời gian cần thiết để I khoá hoàn toàn Sau tụ C đầy Tr2 khoá lại lúc LII = xung đợc truyền đến II II bắt đầu làm việc 107 Đồ án tổng hợp hệ điện SVTK : VI.7 Dừng hệ thống: Để tiễn hành dừng hệ thống tiến hành dừng động sau lần lợt cắt nguồn khỏi mạch động lực, mạch điều khiển mạch kích từ Tiến hành dừng động cơ, ấn nút dừng D mạch khống chế, cắt nguồn khỏi động cơ, động thực hãm tái sinh điện áp phần ứng giảm dần lợng đợc trả lới Đồng thời song song với trình cắt nguồn khỏi mạch điều khiển mạch nguồn nuôi Khi động dừng cắt nguồn kích từ cắt aptômat để cắt an toàn hệ thống khỏi nguồn cung cấp Cần phải lu ý với động điện chiều không đợc cắt nguồn kích từ mạch phần ứng có nguồn cung cấp 108 [...]... ít dùng ( dòng tải lớn ) + n = 1 : Sơ đồ chỉnh lu tia một pha : 21 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ t ba * SVTK : * d0 đ Đây là sơ đồ đơn giản nhất , Sơ đồ này thờng sử dụng ở dạng có D0 và đợc ứng dụng trong một số trờng hợp sau : Hệ thống truyền động điện dùng khớp ly hợp điện từ , để cung cấp điện áp một chiều điều chỉnh đợc cho một số thiết bị khác +n =2 : Sơ đồ chỉnh lu tia 2 pha : t1 ba * * đ k d0... điều kiện chuyển mạch bình thờng thì phải đồng thời giảm I => mômen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh - Do điện cảm lớn nên hằng số thời gian lớn , thời gian quá độ dài c Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động cơ - Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần ứng cho nh hình vẽ 13 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ SVTK : n uđk bbđ nomax = no1 no 2 no 3 no... phân tích sơ đồ điều khiển toàn phần : 28 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ SVTK : - BA : Là máy biến áp cung cấp cho sơ đồ chỉnh lu Trong sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha thì cũng không cần sử dụng biến áp nếu nguồn cung cấp có điện áp phù hợp với yêu cầu sơ đồ và không yêu cầu cách ly giữa mạch động lực bộ chỉnh lu với nguồn điện xoay chiều - T1 đến T6 : Các van chỉnh lu có điều khiển để biến đổi điện áp xoay... vì điện áp tự cảm khép mạch qua D0 ) và điện áp trên tải không còn phần âm nữa Lúc đó ta có : 27 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ SVTK : 2 cos + 1 ud = U sin t d t = U m ( 0 ) 2 2 IL ( ) 2 I = L I aT = I D0 * Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha : Có thể sử dụng một trong 2 sơ đồ sau : t1 t3 t5 rd a b ud c ld ed t4 t6 t2 Sơ đồ điều khiển toàn phần : t1 t3 t5 rd a b ud c ld ed d2 d6 d4 Sơ đồ điều khiển bán... Đồ án tổng hợp hệ điện cơ SVTK : - Phơng pháp thay đổi từ thông - Phơng pháp thay đổi điện áp phần ứng a Thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng - Sơ đồ nguyên lý và đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ nh hình vẽ n uƯ + - no n1 n2 b a c rf = 0 rf # 0 rf # 0 đc rf ckt mdm = Mc m - Khi động cơ làm việc định mức Mđm = Mc - Muốn thay đổi tốc độ ta đóng các điện trở... : Sơ đồ nối hình cầu : Phổ biến hiện nay là sử dụng sơ đồ cầu 1 pha và 3 pha - Sơ đồ chỉnh lu cầu 1 pha : có nhiều cách mắc t4 t1 d1 t1 t2 t3 d2 t2 đ đ ckt ckt Hình a Hình b 25 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ t2 t1 d1 d2 SVTK : d4 d1 d2 d3 đ đ ckt ckt Hình c Hình d + Sơ đồ hình a ( Sử dụng 4T : Cầu 1 pha điều khiển toàn phân ) + Sơ đồ hình b , c ( Sử dụng 2T + 2D : chỉnh lu hai nửa sóng điều khiển bán phần... tích nguyên lý hoạt động sơ đồ hình a Giản đồ điện áp và dòng điện nh hình vẽ 26 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ SVTK : u t1,t2 v1 t3,t4 p t1,t2 2p v2 t it1,t2 t it3,t4 t ut1 t Khi không có D0 + Giả sử trớc thời điểm v1 T3 , T4 vẫn dẫn dòng Đến t = v1 , u1 > 0 và có xung điều khiển T1 T2 dẫn dòng và đến t = thì u1 = 0 nhng T1 và T2 vẫn dẫn dòng do có điện áp tự cảm trên L => Điện áp trên tải nh hình vẽ... áp một chiều : Tranzitor hoặc Tiristor I.2.1 : Bộ biến đổi máy điện - Bộ biến đổi này gồm máy phát một chiều kích từ độc lập phát ra điện áp cung cấp cho mạch phần ứng động cơ , máy phát này thờng do động cơ sơ cấp không đồng bộ 3 pha ĐK kéo quay và tốc độ quay của máy phát là không đổi Sơ đồ nguyên lý nh sau : 15 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ SVTK : đk đ ukF uđk uF = uD bbđ Ngời ta đã chứng minh đợc :... = const = đm - Khi giảm từ đm xuống 1 do quán tính cơ cha kịp thay đổi nên cha thay đổi và chuyển sang A , M giảm xuống M A < Mc => tốc độ giảm và động cơ làm việc xác lập tại B 12 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ SVTK : - Khi giảm từ đm xuống 2 do quán tính cơ cha kịp thay đổi nên cha thay đổi và chuyển sang A , M giảm xuống MA > Mc => tốc độ tăng và động cơ làm việc xác lập tại B - Nh vậy khi giảm... tia 2 pha có hoặc không có D0 Khi không có D0 điện áp trên tải có dạng : 2 + ud = U m sin tdt = U ( 0) cos 2. Điện áp trên tải vẫn còn phần điện áp âm ( phần nghịch lu ) Dòng qua các T : I aT I 1 + = I L dt = L 2 2 Khi đóng K ( có D0 ) : phần điện áp âm trên tải không còn nữa và điện áp trên tải là : u d = U (0) cos + 1 2 22 Đồ án tổng hợp hệ điện cơ I aT IL 1 = I d t = ( ) L 2 2 I D0 I