Khảo sát hệ truyền động động cơ 1 chiều qua matlap

Khảo sát hệ truyền động động cơ 1 chiều qua matlap

Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật người thiết kế hệ thống điều khiển tự động dựa ứng dụng phần mềm tin học Bằng kết mô phỏng, ta đến việc chế tạo đơn giản mà lại không tốn kinh phí Việc tính chọn thông số linh kiện dựa thiết kế làm cho việc chế tạo thuận lợi nhiều Khi nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động truyền động điện động điện phận tách rời Đặc biệt động điện chiều, động điện chiều có chất lượng khởi động phanh hãm tốt, sử dụng rộng dãi nhiều lĩnh vực, đòi hỏi cao điều khiển truyền động điện điều chỉnh vô cấp tốc độ phạm vi rộng ví dụ máy cán thép, máy tời mỏ , máy khoan, máy xúc, máy cắt gọt kim loại, thang máy nhà cao tầng…và đặc biệt hệ thống truyền động động điện chiều có hoàn chỉnh lý thuyết lẫn thực tế sở hệ thống điều khiển xoay chiều Trong hệ truyền động động điện chiều việc điều khiển tốc độ quay quan trọng Tuy nhiên hệ thống điều tốc làm việc chưa đạt yêu cầu mong muốn, để thoả mãn yêu cầu tiêu chất lượng cần phải có điều chỉnh để điều khiển hệ thống đạt yêu cầu cần thiết Có nhiều phương pháp để thiết kế điều chỉnh nhiên có phương pháp đơn giản dễ thực việc xác định tham số điều chỉnh dựa kết mô với ứng dụng phần mềm mô Matlab and Sumulink mang lại kết xác việc xác định thông số đơn giản dễ thực giảm sai hỏng giảm chi phí việc chế tạo Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -1- Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Cho đến ngày động điện chiều dùng phổ biến hệ thống truyền động điện chất lượng cao, dải công suất động điện chiều từ vài W đến hàng MW Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác, có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh dải điều chỉnh tốc độ rộng Để thiết kế hệ thống điều chỉnh tốc độ cho động điện chiều trước tiên ta xét: 1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc 1.1Cấu tạo Cấu tạo động điện chiều gồm phần phần cảm phần ứng a Phần cảm: để tạo từ trường chiều, cuộn dây (cuộn kích từ ) quấn quanh cực từ làm thép đúc (hình1.1) b Phần ứng: cuộn dây có dòng điện chiều chạy qua, đặt từ trường phần cảm Khi dây dẫn phần ứng bị lực từ tác dụng, roto quay Do roto quay nên dòng chiều cấp cho phần ứng phải đưa vào qua hệ chổi than - cổ góp Hình 1-1 cấu tạo động điện chiều cổ góp điện ; chổi than ; rôto ; cực từ ; cuộn cảm (cuộn kích từ ) stato ; cuộn ứng ; quạt làm mát ; nắp Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -2- Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Tuỳ theo cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng mà động điện chiều chia : - Động điện chiều kích từ độc lập (hình 1.2a) - Động điện chiều kích từ song song (hình 1.2b) - Động điện chiều kích từ nối tiếp (hình 1.2c) - Động điện chiều kích từ hỗn hợp (hình 1.2d) Hình 1-2 sơ đồ nguyên lý nối dây động điện chiều kích từ độc lập (a) kích từ song song (b), kích từ nối tiếp ( c) ; kích từ hỗn hợp (d) 1.1.2 Nguyên lý Hình 1.3 mô tả nguyên lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều U vào hai chổi điện, dây quấn phần ứng có dòng điện I dẫn ab, cd có dòng điện nằm từ trường chịu tác dụng lực từ F đt tác dụng làm rôto quay Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí ab, cd đổi chỗ cho có phiến góp đổi chiều dòng diện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo cho động có chiều quay không đổi Hình 1.3 Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -3- Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Khi động quay, dẫn cắt từ trường, cảm ứng sđđ E ư, Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động điện chiều E ngược chiều với dòng Phương trình điện áp là: U = Eư + Iư Rư 1.2 Đặc tính cuả động điện chiều Tuỳ theo cách kích thích từ, động chiều có tính khác biểu diễn đường đặc tính làm việc, đặc tính khác Ta xét phương trình đặc tính động điện chiều Rư U U Eư Iư Eư Hình 1.4 Sơ đồ thay động chiều Trong đó: Eư - Sức điện động phần ứng động Rư - Điện trở phần ứng động Từ sơ đồ thay động điện chiều ta có phương trình: U = Eư + Iư.Rư Eư = K.Φ.ω (1-1) M = K.Φ.Iư Trong đó: K= p.N : Hệ số phụ thuộc kết cấu động 2π.a p - Số đôi cực N - Tổng số dẫn dây quấn phần ứng a - Số đôi mạch nhánh song song Từ hệ phương trình (1-1) ta có đặc tính điện: R U − ­ I ­ K.Φ K.Φ R­ U M ω = K.Φ − (K.Φ) ω= Đặc tính cơ: Đặt ωo = U : Tốc độ không tải lý tưởng K Φ Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -4- (1-2) (1-3) Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Biểu thức (1-3) phương trình đặc tính động điện chiều, biểu diễn quan hệ mômen tốc độ động ω = f(M) Đây phương trình đặc tính tự nhiên động cơ, có dạng đường thẳng Hình 1-5 Đặc tính điện động điện chiều Hình 1-6 đặc tính động điện chiều Động chiều kích từ độc lập, cuộn kích từ đấu độc lập với dây quấn phần ứng động cơ( cấp nguồn riêng ) động làm việc tăng Ukt làm cho dòng Ikt tăng lên( không ảnh hưởng đến dòng phần ứng) dẫn đến tốc độ động tăng lên ngược lại Hơn I kt thường nhỏ nên việc thay đổi tốc độ động đơn giản nhược điểm phải dùng nguồn riêng Động chiều kích từ song song, cuộn kích từ mắc song song với phần ứng động dòng I kt phụ thuộc vào điện áp nguồn, phụ thuộc vào mômen tải nên động có đặc tính cứng (tốc độ phụ thuộc vào tải) Động chiều kích từ nối tiếp, cuộn kích từ mắc nối tiếp với phần ứng động cơ, dòng Ikt = Iư Khi chạy không tải mômen nhỏ, tốc độ tăng cao dễ làm hỏng động mặt khí ví tránh dùng động điện chiều không tải Động chiều kích từ hỗn hợp có tính chất động kích từ song song động kích từ nối tiếp CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 2.1 Các tiêu đánh giá chất lượng điều chỉnh tốc độ 2.1.1 Dải điều chỉnh tốc độ Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -5- Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Dải điều chỉnh tốc độ (Hay phạm vi điều chỉnh tốc độ ) tỉ số giá trị tốc độ làm việc lớn nhỏ hệ ứng với mômen tải cho (thường định mức ) D= ω max nmac = ω nmin (2-1) Dải điều chỉnh tốc độ lớn tốt Mỗi máy sản xuất yêu cầu dải điều chỉnh định phương pháp điều chỉnh tốc độ đạt dải điều chỉnh 2.1.2 Độ trơn điều chỉnh tốc độ Độ trơn (hay độ phẳng) điều chỉnh tốc độ biểu thị tỉ số ωi +1 hai giá trị hai cấp dải điều chỉnh: γ = ωi Trong ωi tốc độ ổn định cấp i ωi +1 tốc độ ổn định cấp i+1 Trong dải điều chỉnh tốc độ, số cấp tốc độ lớn chênh lệch tốc độ hai cấp kế tiêp nhỏ độ phẳng tốt Khi số cấp tốc độ lớn (i → ∞ ) độ trơn γ → Đây trường hợp điều chỉnh vô cấp tốc độ đạt giá trị dải điều chỉnh 2.1.3 Độ cứng đặc tính Độ cứng β đường đặc tính đại lượng xác định: β = Đường đặc tính nằm ngang cứng β → ∞ Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -6- ∆M ∆ω Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Hình 2-1 Hình 2-2 Ở hình2-2, đường đặc tính cứng đường với biến động tăng mômen (tải nặng hơn) đặc tính sụt tốc lượng ∆ω1 nhỏ lượng sụt tốc đặc tính Nói cách khác đặc tính động cứng độ ổn định tốc độc cao trước thay đổi mômen cản 2.1.4 Tính kinh tế Hệ điều chỉnh tốc độ có tính kinh tế vốn đầu tư nhỏ, tổn hao lượng ít, phí tổn vận hành, bảo dưỡng không nhiều … 2.1.5 Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh đặc tính tải Khi chọn hệ điều chỉnh tốc độ với phương pháp điều chỉnh cho máy sản xuất cần lưu ý cho đặc tính điều chỉnh bám sát đặc tính tải máy sản xuất Như hệ làm việc đảm bảo yêu cầu chất lượng, độ ổn định 2.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Động điện chiều kích từ độc lập với ưu điểm thay đổi tốc độ dễ dàng nhờ thay đổi dòng kích từ( dòng kích từ thường nhỏ) mà không ảnh hưởng đến dòng phần ứng tiêu kĩ thuật, kinh tế cao mà sử nhiều đời sống Vậy việc điều khiển động chiều kích từ độc lập sao, ta xét phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều sau 2.2.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông Φ a Nguyên lý điều chỉnh Việc thay đổi từ thông thực nhờ biến trở biến đổi điện áp mắc vào mạch kích từ Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -7- Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Giả thiết điện áp phần ứng Uư = Uđm= const Điện trở phần ứng Rư= const Muốn thay từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ Ikt động U ω0 x = dm Tốc độ không tải Kφ x ( Kφ x ) Độ cứng đặc tính β = , cấu tạo động điện, thực tế R­ thường điều chỉnh giảm từ thông Nên từ thông giảm ω0 x tăng, β giảm Ta có môt họ đặc tính với ω0 x tăng dần độ cứng đặc tính giảm dần giảm từ thông a) b) Hình 2-3 Đặc tinh điện(a) đặc tính cơ( b) động điện chiều kích từ độc lập giảm từ thông Ta nhận thấy thay đổi từ thông: U dm = const Dòng điện ngắn mạch Inm = R­ Mômen ngắn mạch: Mnm= K φ x I nm Các đặc tính điện đặc tính động giảm từ thông biểu diễn hình 2-3a,b Với dạng mô men phụ tải Mc thích hợp vơi chế độ làm việc động giảm từ thông tốc độ động tăng lên (xem H 2-3b) b Các tiêu chất lượng Đặc điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông Φ điều chỉnh theo hướng giảm Φ Bởi vì, mặt không cho phép nâng dòng kích từ lên lớn giá trị định mức Mặt khác, mạch từ Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -8- Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học từ thông định mức bão hoà nên có cho phép tăng dòng kích từ nữa, từ thông không tăng đáng kể Nói chung phương pháp điều chỉnh từ thông có giải điều chỉnh không rộng Tốc độ nhỏ ωmin bị chặn đặc tính tự nhiên (khi Φ = Φđm) Tốc độ lớn ωmax bị giới hạn độ bền khí điều kiện chuyển mạch động (và tốc độ lớn làm điện áp phiến góp lớn, xuất tia lửa điện) Những động thông dụng cho phép ωmax ≤ 1,5ωđm, nghĩa D ≤ 1,5 Các động đặc biệt có giải điều chỉnh D = ÷ loại to đắt Về mặt kinh tế phương pháp có tiêu kinh tế cao Nó không yêu cầu nhiều thiết bị phức tạp, công suất mạch điều chỉnh nhỏ lượng tổn thất không nhiều 2.2.2 Điều chỉnh cách thay đổi điện trở phần ứng Phương pháp gọi “phương pháp biến trở” dùng cho động chiều kích từ nối tiếp, kích từ độc lập kích từ hỗn hợp Sơ đồ điều chỉnh vẽ hình 2-4a, đặc tính vẽ hình 2-4b a Nguyên lý điều chỉnh Giả sử động làm việc xác lập với đặc tính tự nhiên có tải M c tốc độ ω1 Để điều chỉnh tốc độ ta đóng điện trở R f vào mạch phần ứng Khi dòng phần ứng Iư giảm đột biến, tốc độ quán tính nên chưa kịp biến đổi (bỏ qua quán tính điện từ mạch phần ứng) Trên mặt phẳng [M,ω], điểm làm việc chuyển từ a đến b Dòng I giảm làm cho momen động giảm theo nên M < Mc tốc độ giảm xuống Mặt khác, tốc độ giảm nên sức điện động phần ứng (Eư = K.Φ.ω) giảm theo làm cho dòng Iư tăng lên Kết qủa momen tăng dần M = Mc hệ trở nên xác lập với tốc độ ω2 < ω1 tương ứng với điểm làm việc a’ đặc tính điều chỉnh Rf ω Eư KT a) Rf ω0 ω1 ω2 b a a ’ đttn (Rf=0) đtnt (Rf 0) b) Mđm ≠ Hình 2-4.Điều chỉnh tốc độ động chiều cách thay đổi điện trở phụ Rf a)Sơ đồ nguyên lý b) Các đặc tính Gvhd: Nguyễn Thị Luyến -9- M Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Từ phương trình đặc tính (1-3), ta dễ dàng xác định phương trình đặc tính điều chỉnh: ω= R + Rf U − M KΦ ( K Φ ) (2-2) b Các tiêu chất lượng: Từ biểu thức (2-2) ta xác định độ cứng đặc tính điều chỉnh ( KΦ ) β = R + R Như phương pháp biến trở tạo tốc độ thấp ­ f tốc độ cách giảm độ cứng đặc tính Nó phương pháp điều chỉnh không triệt để, giải điều chỉnh phụ thuộc vào độ lớn momen tải, độ xác trì tốc độ không cao, độ tinh điều chỉnh Khi điều chỉnh sâu (tốc độ thấp) sai số tốc độ lớn momen ngắn mạch nhỏ, nghĩa độ xác trì tốc độ khả tải Cả hai nguyên nhân hạn chế giải điều chỉnh Thông thường giải điều chỉnh D ≤ 2÷2,5 Vì độ xác trì tốc độ thấp nên phương pháp dùng cho động yêu cầu cao sai số tốc độ Đối với máy điện chiều nói chung, từ thông không biến đổi nên momen tải cho phép không thay đổi: Mc.cp = K.Φđm.Iđm = Mđm =const (2-3) Như vậy, đặc tính momen tải cho phép đường thẳng song song với trục tung Do đó, quan điểm tận dụng khả chịu tải động cơ, phương pháp biến trở phù hợp với máy sản xuất có tải kiểu máy nâng Mc = const Chỉ tiêu lượng phương pháp biến trở thấp Điện trở điều chỉnh nằm mạch động lực gây tổn thất lớn, điều chỉnh sâu điện trở lại phải lớn nên tổn thất lượng lại nhiều 2.2.3 Điều chỉnh tốc độ động chiều cách thay đổi điện áp nguồn a Nguyên lý điều chỉnh Giả sử động làm việc xác lập với đặc tính tự nhiên có tải M C tốc độ ω1 Để điều chỉnh tốc độ, ta thay đổi điện áp nguồn phần ứng Khi điện áp giảm đột biến, tốc độ quán tính nên chưa kịp biến đổi Trên mặt phẳng [M, ω] điểm làm việc chuyển từ a đến b Điện áp phần ứng giảm làm tốc độ giảm xuống Gvhd: Nguyễn Thị Luyến - 10 - Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Hình 4-3 Đặc tính biên pha hệ thống Có thể thấy phương pháp vẽ đồ thị bode phần mềm vẽ tay kết không khác giống với nhận xét độ dôi dư góc pha độ dôi dư khuếch đại âm phù hợp với tính toán ban đầu 4.3 Thiết kế điều chỉnh tích phân tỉ lệ Trong hệ thống điều tốc mạch vòng kín thường ưu tiên xét phương án hiệu chỉnh nối tiếp Bộ hiệu chỉnh nối tiếp thường thực nhờ khuếch đại thuật toán có loại điều chỉnh vi phân tỷ lệ (PD) tích phân tỷ lệ (PI) vi tích phân tỷ lệ (PID): điều chỉnh PD tạo thành hiệu chỉnh vượt trước, nâng độ dôi dư ổn định đủ nhạy, độ trạng thái ổn định lại bị ảnh hưởng: điều tốc PI tạo thành hiệu chỉnh chậm sau đảm bảo độ xác trạng thái ổn định phải hạn chế độ nhạy để đảm bảo tính ổn định hệ thống: điều chỉnh PID tạo thành tiến hành hiệu chỉnh có ưu điểm hai loại, nâng cao toàn diện tính điều điều khiển hệ thống, mạch điện cách thử nghiệm lại phức tạp Hệ thống điều tốc nói chung lấy yêu cầu ổn định chuẩn làm đầu, yêu cầu độ nhạy đặt sau, thường dùng điều chỉnh PI; hệ tuỳ động tính nhạy yêu cầu chính, thường dùng điều PD PID Gvhd: Nguyễn Thị Luyến - 35 - Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Hình 4-4 Bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ Mạch điện điều chỉnh PI dùng khuếch đại thể hình Bởi A điểm “giả tiếp địa”, nên viết hệ thức: Uin=i0R0 Ue2=i1R1+ C ∫ i1dt i0=i1 Trong cực tính U in, Ue2 hình vẽ Sau biến đổi ba chiều biểu thức được: R 1 Uex= R U m + R C ∫ i1dt = K pi U in + τ ∫ U dt Từ thấy điện áp dầu U ex điều chỉnh PI hai phận tỷ lệ tích cộng lại mà thành, đó: Kpi=R1/R0- hệ số khuếch đại phận tỷ lệ điều chỉnh PI; τ =R0C1 - số thời gian tích phân điều chỉnh PI Khi điều kiện ban đầu 0, thực phép bién đổi Laplace cho hai vế, biến đổi ta được: in Wpi(s) = U ex (s) K piτs + = K pi + = U in (s) τs τs Đặt τ = K piτ hàm số truyền viết thành dạng: τ 1s + τ s +1 = K pi τs τ 1s Trong τ = K piτ = R1C1 số thời gian điều chỉnh PI Wpi ( s) = trạng thái ban đầu đầu vào có bước nhảy, đặc tính thời gian điện áp đầu điều chỉnh PI thể hình (4-5) Gvhd: Nguyễn Thị Luyến - 36 - Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Hình 4-5 Đặc tính đầu điều chỉnh PI đầu vào có bước nhảy Từ hình vẽ thấy rõ ý nghĩa vật lý tác dụng tỷ lệ tích phân Khi đột ngột cho điện áp Uin đầu vào, điện áp đầu đột ngột tăng lên KpiUin, nhằm giữ vững tác dụng điều khiển tăng tốc định Nhưng K pi nhỏ hệ số khuếch đại tỷ lệ Kp mà tiêu tính trạng thái ổn định yêu cầu, tính nhanh nhạy bị giảm xuống nhằm đảm bảo tính ổn định Nếu vậy, tức có phận tỷ lệ, độ xác trạng thái ổn định tất yếu phải chịu ảnh hưởng, có phận tích phân.Trong trình độ, tụ C1 tích điện thực tác dụng tích phân, làm cho U cc tuyến tính tăng lên không ngừng, tương đương với hệ số khuếch đại tăng lên trạng thái ổn định, cuối thoả mãn yêu cầu độ xác trạng thái ổn định Nếu điện áp đầu vào Uin luôn tồn tại, tụ C1 nạp điện, điện áp đầu đầu Uex đạt đến giá trị giới hạn Uexm khuếch đại thuật toán, tăng trưởng, ta gọi khuếch đại thuật toán bão hoà Để bảo đảm đặc tính tuyến tính khuếch đại thuật toán bảo vệ linh kiện hệ thống điều tốc, việc cài đặt thiết bị hạn chế biên đọ giới hạn điện áp điện áp đầu cần thiết.Thiết bị giới hạn biên độ biên độ điện áp có hai loại: giới hạn biên độ giới hạn biên độ Hình 4-6 Mạch điện hạn chế biên độ cài góc pha bóng hai cực Gvhd: Nguyễn Thị Luyến - 37 - Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Hình (4-6) mạch điện hạn chế biên độ dùng điot, hay gọi mạch điện hạn biên đầu ra,trong ốt VD chiết áp RP1 đảm nhiệm biên độ điện áp dương, VD2 RP2 đảm nhiệm biên độ điện áp dương, điện trở Rlim điện trở hạn chế dòng lúc giới hạn biên độ điện áp Biên độ điện áp giá trị ổn áp dương U ex+ = U m + ∆U d , biên độ điện áp âm U ex_ = U n + ∆U d , Um Un điện ứng với vị trí điểm M điêm N trượt chiết áp, ∆U d lượng giảm điện áp hướng dương bóng hai cực Điều tiết chiết áp RP RP2 thay đổi tuỳ ý, giá trị âm dương điện áp Mạch điện giới hạn biên độ điện áp bảo đảm giới hạn điện áp ngoài, hạn chế điện áp đầu thân mạch điẹn tích phân (điện áp điểm C), mà làm giảm điện áp điện trở Rlim mà Như lúc hạn chế điện áp đầu ra, điện áp tụ C1 điều chỉnh PI tiếp tục tăng lên, lúc bang bán dẫn mạch điện bão hoà Hễ hệ thống điều khiển yêu cầu điện áp đầu khuếch đại thuật toán giá trị giới hạn giảm xuống, điện áp dư tụ phải cần khoảng thời gian phóng điện ảnh hưởng tới trình độ hệ thống Đó nhược điểm mạch điện giới hạn biên độ điện áp Để tránh nhược điểm dùng mạch điện giới hạn biên độ điện áp trong, gọi mạch điện phản hồi có ngưỡng Mạch điện có ngưỡng đơn giản mạch điện dùng hai bóng ổn áp nối tiếp hình 4-7 Hình4-7 Mạch điện có ngưỡng cài pha bóng ổn áp Giới hạn biên độ điện áp âm U exm bóng ổn áp VST2 Nếu điện áp đầu Uex vượt giá trị biên lúc chọc thủng bóng ổn áp hướng để gây tác dụng phản hồi mãnh liệt khuếch đại thuật toán, làm cho U ex trở giá trị giới hạn Mạch điện có ngưỡng bóng ổn áp đơn giản điều chỉnh biên độ điện áp bắt buộc phải hay bóng ổn áp, nhược điểm Để khắc phục nhược điểm dùng mạch điện có ngưỡng cài pha bóng cực dùng chiết áp điều chỉnh điện áp Gvhd: Nguyễn Thị Luyến - 38 - Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Khi thiết kế cụ thể điều chỉnh PI, trước tiên phải vẽ đường đặc tính logarit tần số Xét tới hệ thống nguyên thuỷ bao gồm điều chỉnh tỉ lệ với hệ số khuếch đại K p, đổi thành điều chỉnh PI, hệ thống nguyên thuỷ cài thêm phận mà hàm số truyền tương ứng là: K piτs + 1 ω pi (s) = Kp K pτs Đường đặc tính logarit tần số tương ứng vẽ hình Hình 4-8 Đặc tính logarit tần số hiệu chỉnh PI nguyên thuỷ lắp thêm phận ngưỡng Khi Kpi[...]... hàm truyền hệ hở của hệ thống điều tốc vòng kín như sau: Kt W ( s) = ( Ts s + 1) ( Tm Ti.s 2 + Tm + 1) Thông thường Tm>4Ti, nên số hạng ( Tm Ti s 2 + Tm s + 1 ) có hai nghiệm thực âm là -1/ T1 và -1/ T2 Cũng có nghĩa là, có thể chuyển số hạng này thành dạng hai thừa số: Tm Ti s 2 + Tm s + 1 = (T1s +1) (T2s +1) Do đó hàm tryền hệ hở mạch vòng kín trở thành: Kt Ws= ( Ts s + 1) ( T1s + 1) ( T2 s + 1) Ta khảo sát. .. hàm số truyền của các khâu (3) Tổ hợp sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống và tìm ra hàm số truyền của hệ Hệ thống điều tốc bất kì nào cũng được cấu tạo bởi: 1 Động cơ điện 2 Bộ phận phát xung 3 Sensin độ 3 .1 Phương trình vi phân của quá trình trạng thái động của khâu cần mô tả 3 .1. 1 Động cơ điện một chiều Giả sử động cơ điện 1 chiều có các thông số định mức sau trong đó R là điện trở của phần... chuyển tiếp (hay còn gọi là tần số giao tiếp) lần lượt là: 1 1 1 = = s 1 = 20.4 s 1 T1 0.049 1 = 1 1 = s 1 = 38.5s 1 T2 0.026 1 1 = s 1 = 600s 1 Ts 0.0 016 7 Ta có 20lgK=20lg55.58=34.9dB ωs = Gvhd: Nguyễn Thị Luyến - 33 - Khoa điện - Điện tử Đồ án môn học Hình 4-2 Đặc tính logarit tần số mạch vòng hở của hệ thống điều tốc mạch vòng kín với động cơ có số liệu ở trên Từ hình 2 có thể thấy độ dôi dư góc... của một bộ phận hệ thống đã cho là GD 2 =10 Nm 2 Dựa vào điều kiện liên tục khi bảo đảm dòng điện tối thiểu I dmin =10 %Idnom tính toán điện cảm phần ứng, bởi vì E2=E 21/ 3 =230/ 3 V= 13 2,8 V, thì : L=0,693 I Es d min = 0,693 13 2,8 mH = 16 ,73 mH 10 %.55 Lấy L =17 mH =0, 017 H Tính toán các hằng số thời gian của hệ thống: L 0, 017 Ti = R = 1, 0 s = 0, 017 s 10 .0 ,1 GD 2 R Tm= = 375.0 ,19 25.0 ,19 25.30 / Π s = 0,075s... : a0 > 0, a1 > 0, a2 > 0, a3 > 0 a1a2-a0a3>0 Vì vậy điều kiện ổn định của cả hệ thống là : Tm ( T1 + Ts ) Tm + Ts Tm T1 Ts − >0 1 + Kt 1 + Kt 1 + Kt Hoặc : (T1+Ts)(Tm+Ts)> (1+ Kt)T1Ts Sau khi chỉnh lý sẽ là : Tm ( T1 + Ts ) + Ts2 Kt < (3-7) T1 Ts Vế phải của biểu thức (3-7) gọi là hệ số khuếch đại tới hạn K cr của hệ thống, khi Kt vượt quá trị số này hệ thống sẽ không ổn định Đối với một hệ thống điều... của hệ F-Đ được vẽ trên hình 2-7 Hình 2-7 Động cơ Đ là đối tượng cần điều chỉnh tốc độ, thường được gọi là động cơ chấp hành Động cơ sơ cấp ĐK và máy phát điện một chiều F hợp thành bộ biến đổi hai cấp: Năng lượng điện xoay chiều của lưới được biến đổi thành cơ năng đầu trục của động cơ ĐK Máy phát F nối đồng trục với động cơ ĐK nên nó nhận cơ năng đó và biến đổi thành điện năng một chiều cấp cho động. .. xung động cơ, có sơ đồ nguyên lý như hình 12 -11 và các đường cong dòng điện, điện áp như hình 2 -12 I- U ilt t U i1 E i2 t iblt Hình 2 -11 Sơ đồ nguyên lý hệ ĐAX-Đ t ĐiĐện áp trung bình đặt vào động cơ phụ thuộc vào độ rỗng γ ttheo công thức: Ut1d = tγ.U 2 Với: γ = T t1ck/Tck Có thể thay đổi trị số Ud theo ba 2 -12 Đồ thị điện áp và các cáchHình sau: đồ thị dòng điện +) Giữ Tck = const và thay đổi t1 +)... Để thoả mãn D =10 ,s ≤ 5%, lượng giảm tốc độ trạng thái ổn định của hệ thống điều tốc khi phụ tải định mức là ∆ncl = noms D (1 s ) ≤ 10 00.0,05 = 5,26vg / ph 10 . (1 − 0,05) Dựa vào ∆ncl , tìm ra hệ số khuếch đại mạch hở của hệ thống: I R 55 .1, 0 nom Kt= C ∆n − 1 ≥ 0 ,19 25.5,26 − 1 = 54,4 − 1 = 53,4 e cl Trong đó Ce= U nom − I nom R (220 − 55.0,5) = = 0 ,19 25vg / ph nnom 10 00vg / ph Thiết kế hệ số khuếch đại... mạch vòng kín trở thành: Kt Ws= ( Ts s + 1) ( T1s + 1) ( T2 s + 1) Ta khảo sát với hệ thống điều tốc động cơ điện một chiều như ví dụ đã xét ở trên Ta có Ti=0. 017 s, Tm= 0.075, Ts= 0.0 016 7s, Khi đó hàm truyền hệ hở mạch vòng kín sẽ là : 55.58 W(s)= (0.049s + 1) (0.026s + 1) (0.0 016 7s + 1) 21. 44.0. 011 58 = 55.58 Vì Kt =KpKsK/Ce= 0 .19 25 Logarit tần biên mạch vòng hở và đặc tính pha tần tương ứng được vẽ trên... phản hồi đo tốc Hệ số phản hồi đo tốc K bao gồm tỷ số tốc độ quay C etg , sức điện động của sensin và hệ số phân áp α 2 của chiết áp RP2 nghĩa là : K = α 2 Cetg = 0,2.0,0579= 0, 011 58 vg/ph Dựa vào số liệu sensin : Cetg = 11 0 = 0,0579 vg/ph 19 00vg / ph Giả thiết α 2 =0,2, nếu sensin lắp trực tiếp với động cơ thì với tốc độ quay cao nhất của động cơ 10 00vg/ph, điện áp phản hồi sẽ là: Un =10 00vg/ph 0,0579