Lời nói đầu 1 CHƯƠNG 1 : NHỮNG LÝ THUYẾT CẦN TÌM HIỂU 3 1.1.Khái quát đông cơ điện một chiều kích từ đôc lập 3 1.1.1 Cấu tạo và đặc tính cơ của động cơ một chiều 3 1.1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều 4 1.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ một chiều kích từ độc lập 5 1.3 . Tổng quan về bộ biến đổi xung áp 11 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CẤU TRÚC BỘ ĐIỀU KHIỂN 15 2.1.Đề xuất cấu trúc bộ điều khiển 15 2.2.Cấu trúc trong bộ điều khiển 15 2.3.Thiết bị thực 16 Chương 3. Tổng hợp các bộ điều khiển 18 3.1.Tổng hợp bộ điều khiển 18 3.1.1.Sơ đồ động cơ điện 1 chiều 18 3.1.2.Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sức điện động 20 3.1.3 Tổng hợp mạch vòng tốc độ 22 3.2.Mô phỏng trên matlabSimulink 23 3.2.1. Tính toán 23 3.2.1 Mô phỏng đông cơ điện 1 chiều khi từ thông không đổi 24 3.2.2.Mô phỏng mạch vòng điều chỉnh tốc độ động cơ có mạch vòng dòng điện 26
Li núi u Cựng vi s phỏt trin ngy cng mnh m ca cỏc ngnh cụng nghip c v chiu rng ln chiu sõu,in v cỏc mỏy in úng mt vai trũ rt quan trng , khụng th thiu c phn ln cỏc ngnh cụng nghip v i sng sinh hot ca ngi Nú luụn i trc mt bc lm tin nhng cng l mi nhn quyt nh s thnh cụng ca c mt h thng sn xut cụng nghip Khụng mt quc gia no, mt nn sn xut no khụng s dng in v mỏy in Do tớnh u vit ca h thng in xoay chiu: d sn xut, d truyn ti , c mỏy phỏt v ng c in xoay chiu u cú cu to n gin v cụng sut ln, d hnh m mỏy in (ng c in) xoay chiu ngy cng c s dng rng rói v ph bin Tuy nhiờn ng c in mt chiu gi mt v trớ nht nh nh cụng nghip giao thụng ti, v núi chung cỏc thit b cn iu khin tc quay liờn tc phm vi rng (nh mỏy cỏn thộp, mỏy cụng c ln, u mỏy in ) Mc dự so vi ng c khụng ng b ch to ng c in mt chiu cựng c thỡ giỏ thnh t hn s dng nhiu kim loi mu hn, ch to bo qun c gúp phc hn nhng nhng u im ca nú m mỏy in mt chiu khụng th thiu nn sn xut hin i Ngy hiu sut ca ng c in mt chiu cụng sut nh khong 75% ữ85%, ng c in cụng sut trung bỡnh v ln khong 85% ữ 94% Cụng sutln nht ca ng c in mt chiu vo khong 100000kw in ỏp vo khongvi trm cho n 1000v vỡ vy vi kin thc cũn hn hp ca mỡnh em thc hin ti ny Thit k b iu khin n nh tc ng c mt chiu kớch t c lp s dng mch ng lc l b bm xung thc hin mc tiờu trờn, c s ch bo ca thy giỏo hng dn Trn Tin Lng, cựng vi s n lc ca bn thõn, em ó hon thnh bn ỏn vi ba chng cú ni dung chớnh nh sau: Chng 1: Tng quan v truyn ng in mt chiu Chng 2: Xõy dng cu trỳc b iu khin Chng 3: Tng hp cỏc b iu khin v mụ phng Dự cú nhiu c gng nhng kin thc ca em cũn nhiu mt hn ch vỡ vy ni dung ca quyn ỏn ny cũn nhiu thiu sút Rt mong c s giỳp , ch bo ca cỏc thy cụ em hon thin ỏn cng nh kin thc ca mỡnh c tt hn Em xin chõn thnh cm Giỏo viờn hng dn Sinh viờn thc hin Mc lc Li núi u CHNG : NHNG Lí THUYT CN TèM HIU 1.1.Khỏi quỏt ụng c in mt chiu kớch t ục lp 1.1.1- Cu to v c tớnh c ca ng c mt chiu 1.1.2- Nguyờn lý lm vic ca ng c in mt chiu 1.2 Cỏc phng phỏp iu chnh tc ca ng c mt chiu kớch t c lp 1.3 Tng quan v b bin i xung ỏp 11 CHNG 2: XY DNG CU TRC B IU KHIN 15 2.1. xut cu trỳc b iu khin 15 2.2.Cu trỳc b iu khin 15 2.3.Thit b thc 16 Chng Tng hp cỏc b iu khin 18 3.1.Tng hp b iu khin 18 3.1.1.S ng c in chiu 18 3.1.2.Tng hp mch vũng dũng in b qua sc in ng 20 3.1.3 Tng hp mch vũng tc 22 3.2.Mụ phng trờn matlab-Simulink 23 3.2.1 Tớnh toỏn 23 3.2.1 Mụ phng ụng c in chiu t thụng khụng i 24 3.2.2.Mụ phng mch vũng iu chnh tc ng c cú mch vũng dũng in 26 CHNG : NHNG Lí THUYT CN TèM HIU 1.1.Khỏi quỏt ụng c in mt chiu kớch t ục lp 1.1.1- Cu to v c tớnh c ca ng c mt chiu ng c mt chiu bao gm phn phn cm (phn tnh) v phn ng (phn quay) * Phn cm (stator) Phn cm gi l stator, gm lừi thộp lm bng thộp ỳc, va l mch t va l v mỏy v cỏc cc t chớnh cú dõy qun kớch t (hỡnh 1.1), dũng in chy dõy qun kớch t cho cỏc cc t to cú cc tớnh liờn tip luõn phiờn Cc t chớnh gn vi v mỏy nh cỏc bulụng Ngoi mỏy in mt chiu cũn cú np mỏy, cc t ph v c cu chi than Hỡnh 1.1 Cc t chớnh * Phn ng (rotor) Rụto gm lừi thộp, dõy qun phn ng, c gúp v trc mỏy Hỡnh 1.2 Lỏ thộp rụto Hỡnh 1.3 Dõy qun phn ng mỏy in chiu Lừi thộp phn ng: Hỡnh tr lm bng cỏc lỏ thộp k thut in dy 0,5 mm, ph sn cỏch in ghộp li Cỏc lỏ thộp c dp cỏc l thụng giú v rónh t dõy qun phn ng (hỡnh 1.2) Dõy qun phn ng: Gm nhiu phn t mc ni tip nhau, t cỏc rónh ca phn ng to thnh mt hoc nhiu vũng kớn Phn t ca dõy qun l mt bi dõy gm mt hoc nhiu vũng dõy, hai u ni vi hai phin gúp ca vnh gúp (hỡnh 1.3a) hai cnh tỏc dng ca phn t t hai rónh di hai cc t khỏc tờn (hỡnh 1.3b) C gúp (vnh gúp) hay cũn gi l vnh i chiu gm nhiu phin ng hỡnh uụi nhn c ghộp thnh mt hỡnh tr, cỏch in vi v cỏch in vi trc mỏy Cỏc b phn khỏc nh trc mỏy, qut lm mỏt mỏy 1.1.2- Nguyờn lý lm vic ca ng c in mt chiu Trờn hỡnh 1.4 cho in ỏp mt chiu U vo hai chi in A v B, dõy qun phn ng cú dũng in Cỏc dn ab v cd mang dũng in nm t trng s chu lc tỏc dng tng h lờn to nờn mụmen tỏc dng lờn rụto, lm quay rụto Chiu lc tỏc dng c xỏc nh theo quy tc bn tay trỏi (hỡnh 1.4a) Hỡnh 1.4 Mụ t nguyờn lý lm vic ca ng c in mt chiu Khi phn ng quay c na vũng, v trớ dn ab, cd i ch (hỡnh 1.4b), nh cú phin gúp i chiu dũng in, nờn dũng in mt chiu bin i thnh dũng in xoay chiu a vo dõy qun phn ng, gi cho chiu lc tỏc dng khụng i, ú lc tỏc dng lờn rụto cng theo mt chiu nht nh, m bo ng c cú chiu quay khụng i Ch lm vic nh mc ca mỏy in núi chung v ca ng c in mt chiu núi riờng l ch lm vic nhng iu kin m nh ch to quy nh Ch ú c c trng bng nhng i lng ghi trờn nhón mỏy gi l nhng i lng nh mc Cụng sut nh mc P m (kW hay W) in ỏp nh mc Um (V) Dũng in nh mc Im (A) Tc nh mc nm (vũng/ph) Ngoi cũn ghi kiu mỏy, phng phỏp kớch thớch, dũng in kớch t Chỳ ý: Cụng sut nh mc ch cụng sut a ca mỏy in i vi mỏy phỏt in ú l cụng sut a u cc mỏy phỏt, cũn i vi ng c ú l cụng sut a trờn u trc ng c 1.2 Cỏc phng phỏp iu chnh tc ca ng c mt chiu kớch t c lp V phng din iu khin tc ng c in mt chiu cú nhiu u vit hn so vi loi ng c khỏc, khụng nhng nú cú kh nng iu chnh tc d dng m cu trỳc mch lc, mch iu khin n gin hn ng thi li t cht lng iu chnh cao di iu chnh tc rng Thc t cú hai phng phỏp c bn iu chnh tc ng c in mt chiu núi chung v ng c mt chiu kớch t c lp núi riờng : iu chnh in ỏp cp cho phn ng ng c iu chnh in ỏp cp cho mch kớch t ng c Cu trỳc phn lc ca h truyn ng iu chnh tc ng c in mt chiu bao gi cng cn cú b bin i Cỏc b bin i ny cp cho mch phn ng ng c hoc mch kớch t ng c Trong cụng nghip thng s dng bn loi b bin i chớnh: B bin i mỏy in gm: ng c s cp kộo mỏy phỏt mt chiu hoc mỏy in khuch i (KM) B bin i in t: Khuch i t (KT) B bin i chnh lu bỏn dn: Chnh lu tiristo (CLT) B bin i xung ỏp mt chiu: tiristo hoc tranzito (BBXA) nh: Tng ng vi vic s dng cỏc b bin i m ta cú cỏc h truyn ng H truyn ng mỏy phỏt-ng c (F-) H truyn ng mỏy in khuch i - ng c (MK-) H truyn ng khuch i t - ng c (KT-) H truyn ng chnh lu tiristor-ng c (T-) H truyn ng xung ỏp-ng c (XA-) Theo cu trỳc mch iu khin cỏc h truyn ng, iu chnh tc ng c mt chiu cú loi iu khin theo mch kớn (ta cú h truyn ng iu chnh t ng) v loi iu khin theo mch h (h truyn ng iu khin h) H iu chnh t ng truyn ng in cú cu trỳc phc tp, nhng cú cht lng iu chnh cao v di iu chnh rng hn so vi h truyn ng h Ngoi cỏc h truyn ng iu chnh tc ng c in mt chiu cũn c phõn loi theo truyn ng cú o chiu quay v khụng o chiu quay ng thi tu thuc vo cỏc phng phỏp hóm, o chiu m ta cú truyn ng lm vic mt gúc phn t, hai gúc phn t v bn gúc phn t Nguyờn lý iu chnh in ỏp phn ng: iu chnh in ỏp phn ng ng c mt chiu cn cú thit b ngun nh mỏy phỏt in mt chiu kớch t c lp, cỏc b chnh lu iu khin vv Cỏc thit b ngun ny cú chc nng bin nng lng in xoay chiu thnh mt chiu cú sc in ng Eb iu chnh c nh tớn hiu iu khin Uk Lk Rb I Ruđ Uđk BBĐ Đ Eb (Ud k) U Eu Hỡnh 1.5 S v s thay th ch xỏc lp Vỡ l ngun cú cụng sut hu hn so vi ng c nờn cỏc b bin i ny cú in tr Rb v in cm Lb khỏc khụng ch xỏc lp cú th vit c phng trỡnh c tớnh ca h thng nh sau: Eb - E = I.Rb + RI Eb K dm (U dk ) Rb Rud Iu K dm (1.1) M Vỡ t thụng ca ng c c gi khụng i nờn cng c tớnh c cng khụng i, cũn tc khụng ti lý tng thỡ tu thuc vo giỏ tr in ỏp iu khin Uk ca h thng, ú cú th núi phng phỏp iu chnh ny l trit xỏc nh gii iu chnh tc ta ý rng tc ln nht ca h thng b chn bi c tớnh c bn, l c tớnh ng vi in ỏp phn ng nh mc v t thụng cng c gi giỏ tr nh mc Tc nh nht ca di iu chnh b gii hn bi yờu cu v sai s tc v v mụ men ng Khi mụ men ti l nh mc thỡ cỏc giỏ tr ln nht v nh nht ca tc M dm max max (1.2) M dm min tho kh kh nng quỏ ti thỡ c tớnh thp nht ca di iu chnh phi cú mụ men ngn mch l: Mnmmin = Mcmax = KM.Mdm Trong ú KM l h s quỏ ti v mụ men Vỡ h c tớnh c l cỏc ng thng song song nhau, nờn theo nh ngha v cng c tớnh c ta cú th vit: ( M nm M dm ) M dm max D (K M 1) M dm max M dm M dm KM (K M 1) (1.3) W Wo m a x Wm a x Wđk1 Wđk1 Wo m in M,I Wm in M đm M nm m in Hỡnh 1.6 Xỏc nh phm vi iu chnh Vi mt c cu mỏy c th thỡ cỏc giỏ tr 0max, Mm, KM l xỏc nh, vỡ vy phm vi iu chnh D ph thuc tuyn tớnh vo giỏ tr ca cng ? Khi iu chnh in ỏp phn ng ng c bng cac thit b ngun iu chnh thỡ in tr tng mch phn ng gp khong hai ln in tr phn ng ng c Do ú cú th tớnh s b c: o max / M dm 10 Vỡ th vi ti cú c tớnh mụ men khụng i thỡ cú giỏ tr phm vi diu chnh tc cng khụng vt quỏ 10 vi cỏc mỏy cú yờu cu cao v di iu chnh v chớnh xỏc trỡ tc lm vic thỡ vic s dng cỏc h thng h nh trờn l khụng tho c Trong phm vi ph ti cho phộp cú th coi cỏc c tớnh c tnh ca truyn ng mt chiu kớch t c lp l tuyn tớnh Khi iu chnh in ỏp phn ng thỡ cng cỏc c tớnh c ton di iu chnh l nh nhau, ú st tc tng i t giỏ tr ln nht ti c tớnh thp nht ca di iu chnh Hay núi cỏch khỏc , nu ti c tớnh c thp nht ca di iu chnh m sai s tc khụng vt quỏ giỏ tr sai s cho phộp, thỡ h truyn ng s lm vic vi sai s luụn nh hn sai s cho phộp ton b di iu chnh Sai s tng i ca tc c tớnh c thp nht l: s o min o s M dm o (1.4) s cp o Vỡ cỏc giỏ tr Mdm, min, Scp la xỏc nh nờn cú th tớnh c giỏ tr ti thiu ca cng c tớnh c cho sai s khụng vt quỏ giỏ tr cho phộp lm vic ny, a s cỏc trng hp cn xõy dng cỏc h thng truyn ng in kiu vũng kớn Trong sut quỏ trỡnh iu chnh in ỏp phn ng thỡ t thụng kớch t c gi nguyờn, ú mụ men ti cho phộp ca h s l khụng i: Mc.cp=K m.Im=Mm Phm vi iu chnh tc v mụ men nm hỡnh ch nht bao bi cỏc ng thng = m , M = Mm v cỏc trc to Tn hao nng lng chớnh l tn hao mch phn ng nu b qua cỏc tn hao khụng i h E = E + I(Rb + R) IEb = I E + I2(Rb + R) Khi lm vic ch xỏc lp ta cú mụ men ng c sinh ỳng bng mụ men ti trờn trc: M = Mc v gn ỳng coi c tớnh c ca ph ti l Mc = ()x thỡ * u * (1.5) * x R* x= -1 x= đm u đm Hỡnh 1.7.Quan h gia hiu sut truyn ng v tc vi cỏc loi ti khỏc Hỡnh 1.7 mụ t quan h gia hiu sut v tc lm vic cỏc trng hp c tớnh ti khỏc iu chnh tc bng cỏch thay i in ỏp phn ng l rt thớch hp trng hp mụ men ti l hng s ton di iu chnh Cng thy rng khụng nờn ni thờm in tr ph vo mch phn ng vỡ nh vy s lm gim ỏng k hiu sut ca h Nguyờn lý iu chnh t thụng ng c: iu chnh t thụng kớch ca ng c in mt chiu l iu chnh mụ men in t ca ng c M = K I v sc in ng quay ca ng c E = K Mch kớch t ca ng c l mch phi tuyn, vỡ vy h iu chnh t thụngcng l h phi tuyn: ik ek rb rk k d dt (1.6) Trong ú: rk - in tr dõy qun kớch thớch, rb - in tr ca ngun in ỏp kớch thớch, k s vũng dõy ca dõy qun kớch thớch, Trong ch xỏc lp ta cú quan h: = f [ik] Thng iu chnh t thụng thỡ in ỏp phn ng c gi nguyờn bng giỏ tr nh mc, ú c tớnh c thp nht vựng iu chnh t thụng chớnh l c tớnh cú in ỏp phn ng nh mc,t thụng nh mc v c gi l c tớnh c bn (ụi chớnh l c tớnh t nhiờn ca ng c) Tc ln nht ca di iu chnh t thụng b hn ch bi kh nng chuyn mch ca c gúp in Khi gim t thụng tng tc quay ca ng c thỡ ng thi iu kin chuyn mch ca c gúp cng b xu i, vỡ vy m bo iu kin chuyn mch bỡnh thng thỡ cn phi gim dũng in phn ng cho phộp, kt qa l mụ men cho phộp trờn trc ng c gim rt nhanh Ngay c gi nguyờn dũng in phn ng thỡ cng c tớnh c cng gim rt nhanh gim t thụng kớch thớch: K Ru * * hay ik Uđk I rbk Lk rk max E k a, Đặ c tính đm ik k b L k(Uđk c, Hỡnh 1.8.S thay th (a) c tớnh iu chnh iu chnh t thụng ng c (b) Quan h v (ikt) (c) Do iu chnh tc bng cỏch gim t thụng nờn i vi cỏc ng c m t thụng nh mc nm ch tip giỏp gia vựng tuyn tớnh v vựng bo ho ca c tớnh t hoỏ thỡ cú th coi vic iu chnh l tuyn tớnh v hng s C ph 10 khụng gim tc thi v khụng ú L xut hin sut in ng t cm cú cựng cc tớnh vi U Do ú tng in ỏp: ud =U + eL Vy ta cú b bin i tng ỏp c tớnh ca b bin i l tiờu th nng lng t ngun U ch liờn tc v nng lng truyn ti di dng xung nhn * B bin i xung ỏp tng-gim ỏp S nguyờn lý: Ti l ng c mmt chiu c thay bi mch tng ng R-L-E L1 ch úng vai trũ tớch lu nng lng C úng vai trũ lc Nguyờn lý hot ng : + S úng, trờn L1 cú U, dũng chy t +U S L1 -U Nng lng tớch lu cun cm L1; i-ụt D tt; Ud =UC, t C phúng in qua ti + S ngt, cun cm L1 sinh sc in ng ngc chiu vi trng hp úng D thụng nng lng t trng np v C, t C tớch in; ud s ngc chiu vi U Vy in ỏp trờn ti o du so vi U Giỏ tr tuyt i |Ud| cú th ln hn hay nh hn U ngun 13 * B bm xung mt chiu cú o chiu õy ta s dn van bỏn dn IGBT B BXM dựng van iu khin hon ton IGBT cú kh nng thc hin iu chnh in ỏp v o chiu dũng in ti Trong cỏc h trngruyn ng t ng cú yờu cu o chiu ng c ú b bin i ny tthng hay dựng cp ngun cho ng c mt chiu kớch t c lp cú nhu cu o chiu quay Cỏc van IGBT lm nhim v khoỏ khụng tip im Cỏc iụt 1,2,3,4 dựng tr nng lng phn khỏng v ngun v thc hin quỏ trỡnh hóm tỏi sinh Cú cỏc phhng phỏp iu khin khỏc nh : iu khin c lp, iu khin khụng i xng v iu khin i xng + IGBT l phn t úng ct vi dũng ỏp ln, nú ang dn thay th transistor BJT nú ngy cng thụng dng hn ú vic mua thit b cng n gin hn.Cựng vi s phỏt trin ca IGBT thỡ cỏc IC chuyờn dng iu khin chỳng (IGBT Driver) ngy cng phỏt trin v hon thin ú vic iu khin cng chun xỏc v vic thit k cỏc mch iu khin cng n gin, gn nh 14 CHNG 2: XY DNG CU TRC B IU KHIN 2.1. xut cu trỳc b iu khin Trong quỏ trỡnh lm vic tc ca ng c in thng b thay i s bin thiờn ca ti, ca ngun v ú gõy s sai lch v tc thc so vi tc t hay tc mong mun Bi vy, vic n nh tc l mt nhng quan trng ca h truyn ng t ng Mt yờu cu t thit k truyn ng v s phự hp gia c tớnh iu chnh ca ng c in v c tớnh ti Ngi ta thng chn h truyn ng cho c tớnh iu chnh bỏm sỏt yờu cu ti Mt khỏc, luụn m bo c tớnh n nh cụng tỏc ch lm vic xỏc lp cng nh quỏ trỡnh quỏ i vi ng c in mt chiu kớch t c lp, v phng din iu chnh tc cú nhiu u vit kh nng iu chnh tc d dng, cu trỳc mch lc, mch iu khin n gin, cht lng iu chnh cao di iu chnh tc rng, t nhng phõn tớch v u nhc im cỏc phng phỏp iu chnh tc ng c in mt chiu kớch t c lp ta s dng phng phỏp iu chnh tc bng cỏch thay i in ỏp phn ng ng c thụng qua b bm xung mt chiu 2.2.Cu trỳc b iu khin I -U RI Ui KI -Ui Si Hỡnh 2.1 Mụ hỡnh iu khin truyn ng ca h 15 Trong ú R: b iu chnh tc cú h s khch i K RI: b iu chnh dũng in cú h s khch i KI B: b bin i FT: mỏy phỏt tc : ng c Si: cm bin dũng Nguyờn lý hot ng : in ỏp u ca R l in ỏp t dũng in phn ng Ui, giỏ tr bóo ho uimax chớnh l giỏ tr t cc i ca dũng in phn ng B iu chnh dũng in R I mch vũng cú nhim v trỡ dũng in phn ng luụn bng giỏ tr t (Ui), bt k h thng ang lm vic n nh hay ang quỏ trỡnh quỏ Nh vy, mch vũng in c iu khin bi tớn hiu Ui Vỡ dũng in l i lng bin thiờn nhanh nờn sai lch i luụn nh, b iu chnh R I luụn lm vic vựng tuyn tớnh ca c tớnh iu chnh Khi bt u quỏ trỡnh thay i tc , gi s xột khi ng ng c Do cú s thay i t ngt ca U cha thay i kp quỏn tớnh c hc ca h, nờn sai lch u vo = U - U cú giỏ tr ln im lm vic ca R s rt sõu vựng bóo ho ca c tớnh iu chnh, tớn hiu ca R s l Ui = Uimax = const, mch vũng tc b ngt s Do hot ng ca mch vũng dũng in m dũng in phn ng c trỡ giỏ tr I = Imax tng ng tớn hiu vo ca mch vũng l Uimax, im bt u ng l im A trờn hỡnh - 1,c ng c bt u c tng tc vi gia tc : d (K m Imax - Mc)/ J dt Quỏ trỡnh quỏ hóm, iu chnh tc v quỏ ti ln cng xy tng t nh trờn V cu trỳc h thng, ta chp nhn cu trỳc h iu khin phõn cp vi cỏc b iu khin RI, R theo lut PI s V giỏ tr cỏc tham s ca cỏc b iu khin RI, R cú th xỏc nh nh cỏc phng phỏp nghiờn cu thụng thng: phng phỏp mụun ti u, hoc phng phỏp mụun i xng 2.3.Thit b thc Cm bin dũng HALL 500A 16 Mỏy phỏt tc DC TACHOMETER SANYO DENKI Model104-8006 Hỡnh 2.2.Cm bin dũng in Hỡnh 2.3.Mỏy phỏt tc 17 Chng Tng hp cỏc b iu khin 3.1.Tng hp b iu khin 3.1.1.S ng c in chiu Cho n ng c in mt chiu cũn dựng ph bin cỏc h thng truyn ng in cht lng cao, di cụng sut ng c mt chiu t vi W n hng MW Hỡnh 3.1 : S thay th ng c mt chiu Trong ú : + CK : dõy qun kớch t c lp + CKN : dõy qun kớch t ni tip + CB : dõy qun bự + CF : dõy qun cc t ph + UK : in ỏp kớch thớch + , M, MC l tc gúc, mụmen in t v mụmen cn ca ng 18 H thng cỏc phng trỡnh mụ t ng c mt chiu thng l phi tuyn, ú tớn hiu u vo (tớn hiu iu khin) thng l in ỏp phn ng U, in ỏp kớch t Uk, tớn hiu thng l tc gúc ca ng c , mụ men quay M, dũng in phn ng I, hoc mt s trng hp l v trớ ca rụ to Mụ men ti Mc l mụ men c cu lm vic truyn v trc ng c, mụ men ti l nhiu lon quan trng nht ca h truyn ng in Cỏc phng trỡnh mụ t ng c in mt chiu kớch t c lp nh sau: diu u=iuR+L +k dt (3.1) E=k (3.2) Ukt =ikt +Lkt M= dikt dt pN I= kI 2a M - Mc= J d dt (3.3) (3.4) (3.5) Cu=k Trong ú: Uk, Ik: in ỏp v dũng in kớch t U, I: in ỏp v dũng in phn ng R, L: in tr v in cm phn ng M: mụ men ca ng c mt chiu Mc: mụ men ti (mụ men cn) p - s ụi cc ca ng c N - s dn phn ng di mt cc t a - s mch nhỏnh song song ca dõy qun phn ng k - h s kt cu ca mỏy R - in tr mch phn ng ca ng c Dng phng trỡnh cõn bng in ỏp chuyn sang toỏn t Laplace U=RL +pL.I+E I = (U-E).1/R 1/R = (U-E) 1+p.L/R 1+s.T (3.6) - Phng trỡnh momen in t Mdt = K I (3.7) - Phng trỡnh ng hc 19 d M = Mc + J dt (3.8) - Phng trỡnh ng hc chuyn sang toỏn t Laplace M = Mc + J.s = (3.9) M - Mc Js (3.10) Vy ta cú c s cu trỳc ca ng c mt chiu kớch t c lp dũng in kớch t ng c khụng i tc l ng c c kớch thớch bng nam chõm vnh cu nh sau : U 1/Ru 1+Tus I Js Cu Cu Hỡnh 3.2 : S ca ng c mt chiu kớch t c lp =const 3.1.2.Tng hp mch vũng dũng in b qua sc in ng Trong quỏ trỡnh iu chnh tc quay ca ng c ta cú th coi s nh hng ca sc in ng E ca ng c khụng nh hng n quỏ trỡnh iu chnh tc quay thay i chm v ớt (h cú mụmen quỏn tớnh ln, hng s thi gian c hc Tc >> T - hng s thi gian in t ca mch phn ng) Khi ú ta cú s ca mch vũng dũng in nh sau: Isp Ri 1/Ru 1+Tus BBD I ki 1+Tis Hỡnh 3.3.Mụ hỡnh mch vũng dũng in 20 Chuyn mụ hỡnh v dng tng quỏt ta c RI SI Trong ú: SI hm truyn i tng ca BK RI RI - b iu chnh dũng in, B - b bin i mt chiu, cú hm truyn Kbd (1+Tv)(1+Tdks) Ta i xỏc nh RI: Hm truyn ca mch dũng in (hm truyn ca i tng iu chnh) l nh sau: Si= KbdK/ iRu (1+sTdk)(1+sTv)(1+sTu)(1+sTi) (3.11) Tdk, Tv, Ti l hng s thi gian mch iu khin chnh lu,s chuyn mch chnh lu, xenxo dũng in Trong ú cỏc hng s thi gian Tdk, TV, Ti l rt nh so vi hng s thi gian in t T t T = Tdk+ TV+ Ti thỡ cú th vit li (3.11) dng gn ỳng nh sau: KbdKi Ru Si= , ú T s[...]... 0. 41 K Tc 1, 23.0 ,1 Uωd = ωKω Uωd= 10 V Kω= U d = dm 10 15 7 = 0,06 Từ đây suy ra hàm truyền bộ điều khiển dòng diện và tốc độ có dạng: Ri= Ru Tu 0,025 1 0,0508.0,075 1 1 1 = = 1, 88 .10 -3 + s 2.22.0,046 0,075.s 2 K bd K i sTu Rω = Jk i 2 K CuT 1 ' 1 4T ' s 3,2.0.046 1 1 2.0,06 .1, 23.0,006 4.0.006.s 16 6. 21 6925, 41 s 3.2.2.Mô phỏng đông cơ điện 1 chiều khi từ thông không đổi Hinh 3.5.Sơ đồ mô phỏng động cơ. .. 3 .1. Tổng hợp bộ điều khiển 3 .1. 1.Sơ đồ động cơ điện 1 chiều Cho đến nay động cơ điện một chiều vẫn còn dùng phổ biến trong các hệ thống truyền động điện chất lƣợng cao, dải công suất động cơ một chiều từ vài W đến hàng MW Hình 3 .1 : Sơ đồ thay thế động cơ một chiều Trong đó : + CKĐ : dây quấn kích từ độc lập + CKN : dây quấn kích từ nối tiếp + CB : dây quấn bù + CF : dây quấn cực từ phụ + UK : điện áp kích... tính tốc độ động cơ Hình 3.7.Đặc tính dòng điện 25 3.2.2.Mô phỏng mạch vòng điều chỉnh tốc độ động cơ có mạch vòng dòng điện Hình 3.8.Sơ đồ mô phỏng mạch điều chỉnh tốc độ Hình 3.9.Đặc tính tốc độ 26 Hình 3 .10 .Đặc tính dòng điện và điện áp phản hồi Nhận xét : - Dòng điện và điện áp khi qua bộ điều khiển PI trở nên rất nhỏ - Sau quá trình quá độ tốc độ đã đi vào ổn định với sai số không lớn - Tốc độ. .. pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ thông qua bộ băm xung một chiều 2.2.Cấu trúc trong bộ điều khiển I -U RI Ui KI -Ui Si Hình 2 .1 Mô hình điều khiển truyền động của hệ 15 Trong đó Rω: bộ điều chỉnh tốc độ có hệ số khếch đại Kω RI: bộ điều chỉnh dòng điện có hệ số khếch đại KI BĐ: bộ biến đổi FT: máy phát tốc Đ: động cơ Si: cảm biến dòng Nguyên lý hoạt động : Điện áp đầu... trình động học 19 dω M = Mc + J dt (3.8) - Phƣơng trình động học khi chuyển sang toán tử Laplace M = Mc + J.sω ω= (3.9) M - Mc Js (3 .10 ) Vậy ta có đƣợc sơ đồ cấu trúc của động cơ một chiều kích từ độc lập khi dòng điện kích từ động cơ không đổi tức là động cơ đƣợc kích thích bằng nam châm vĩnh cửu nhƣ sau : U 1/ Ru 1+ Tus ω I ω 1 Js Cu Cu Hình 3.2 : Sơ đồ của động cơ một chiều kích từ độc lập =const 3 .1. 2.Tổng... lệch về tốc độ thực so với tốc độ đặt hay tốc độ mong muốn Bởi vậy, việc ổn định tốc độ là một trong những vấn đề quan trọng của hệ truyền động tự động Một yêu cầu đặt ra khi thiết kế truyền động và sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh của động cơ điện và đặc tính tải Ngƣời ta thƣờng chọn hệ truyền động sao cho đặc tính điều chỉnh bám sát yêu cầu tải Mặt khác, vẫn luôn đảm bảo đƣợc tính ổn định công... tụ C tích điện; ud sẽ ngƣợc chiều với U Vậy điện áp ra trên tải đảo dấu so với U Giá trị tuyệt đối |Ud| có thể lớn hơn hay nhỏ hơn U nguồn 13 * Bộ băm xung một chiều có đảo chiều Ở đây ta sử dụn van bán dẫn IGBT Bộ BXM dùng van điều khiển hoàn toàn IGBT có khả năng thực hiện điều chỉnh điện áp và đảo chiều dòng điện tải Trong các hệ trngruyền động tự động có yêu cầu đảo chiều động cơ do đó bộ biến đổi... trong chế độ làm việc xác lập cũng nhƣ quá trình quá độ Đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập, về phƣơng diện điều chỉnh tốc độ có nhiều ƣu việt do khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, cấu trúc mạch lạc, mạch điều khiển đơn giản, chất lƣợng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng, từ những phân tích về ƣu nhƣợc điểm các phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập... tín hiệu đặt Cần phải lắp thêm bộ hạn chế dòng điện sau bộ điều khiển tốc độ để giảm tín hiệu đặt cho mạch vòng dòng điện Sơ đồ khối của mạch vòng điều chỉnh tốc độ có mạch vòng dòng điện: ωsp Rω 1 1 Ki 1+ 2T s Cu 1 Js ω Kω 1+ Tωs Hình 3.4 Mô hình mạch vòng tốc độ Chuyển mô hình về dạng Rω Sω Sω: hàm truyền đối tƣợng của bộ điều khiển tốc độ 22 Sω = 1/ Ki Cu kω 1+ 2T s Js 1+ Tωs Do T và Tω đều là hằng số... 3 .1. 2.Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua sức điện động Trong quá trình điều chỉnh tốc độ quay của động cơ ta có thể coi sự ảnh hƣởng của sức điện động E của động cơ không ảnh hƣởng đến quá trình điều chỉnh khi tốc độ quay thay đổi chậm và ít (hệ có mômen quán tính lớn, hằng số thời gian cơ học Tc >> Tƣ - hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng) Khi đó ta có sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện