Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng phần ứng của động cơ điện một chiều kích từ độc lập trong hệ truyền động thyristor – động cơ điện một chiều mô phỏng bằng phần mềm matlab

BÀI TẬP LỚN ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ Họ tên: NGUYỄN QUỐC HOÀNG Lớp: ĐTĐ54-ĐH1 Tên đề tài: "Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng phần ứng động điện chiều kích từ độc lập hệ truyền động Thyristor – Động điện chiều Mô phần mềm Matlab" Nội dung đề cương Mục lục Lời nói đầu Chương 1: Tổng quan động điện chiều 1.1.Tổng quan động điện chiều 1.2.Xây dựng mô hình động điện chiều 1.3.Cấu trúc hệ truyền động động chiều Chương 2: Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng theo phương pháp 2.1.Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng theo phương pháp module tối ưu 2.2.Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng theo phương pháp tối ưu đối xứng Chương 3: Mô đáp ứng Matlab & Simulink 3.1.Chương trình mô 3.2.Kết mô Kết luận Tài liệu tham khảo Hải Phòng, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Nguyễn Quốc Hoàng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Ngày khoa học kĩ thuật phát triển lĩnh vực điện – điện tử tin học Ngày có nhiều phát minh khoa học ứng dụng vào thực tế để thay sức lao động cho người Động điện chiều nhiều phát minh đó.Ngày nay, động điện chiều quen thuộc với chúng ta.Em xin trình bày Đề tài tập lớn”Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng phần ứng động điện chiều kích từ độc lập hệ truyền động Thyristor – Động điện chiều Mô phần mềm Matlab” Khi làm tập lớn môn học có điều sai sót mong thầy giáo dạy cho em để em sửa chữa Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo bạn lớp giúp em hoàn thành tập lớn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Tổng quan động điện chiều 1.1.1 Giới thiệu chung động điện chiều Trong ngành sản xuất nay,các công nghệ tiên tiến,các dây truyền thiết bị đại Rất nhiều máy móc cần đến loại động điện chiều vói công suất khác phù hợp với chức hoạt động nó.Động điện chiều dùng để biến đổi điện thành hay thành điện (khi hãm) Động điện chiều có loại: Động điện chiều kích từ độc lập Động điện chiều kích từ song song Động điện chiều kích từ nối tiếp Động điện chiều kích từ hỗn hợp 1.1.2 Nguyên lý cấu tạo động điện chiều Khi đặt vào từ trường dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn từ trường tác dụng lực từ vào dây dẫn làm dây dẫn chuyển động.Chiều tác dụng lực từ xác định quy tắc bàn tay trái Cấu tạo: gồm phần chính: phần tĩnh (stator) phần động (Rôtor) Phần tĩnh gồm có: - Cực từ phần sinh từ trường gồm có lõi sắt cuộn dây.Một cặp cực từ gồm cực nam bắc đặt đối xứng qua trục động - Cực từ phụ đặt cực từ để cải thiện tình trạng đổi chiều - Gông từ phần nối tiếp cực từ Đồng thời làm vỏ máy - Nắp máy dung để bảo vệ chi tiết máy không cho vật bên rơi vào - Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ bên vào máy động đưa dòng điện máy phát Phần động gồm có: - Lói sắt phần ứng dùng để dẫn từ - Dây quấn phần ứng sinh suất điện động có dòng điện chạy qua - Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện chiều thành dòng xoay chiều - Trục máy làm lõi thép để đặt phần ứng cổ góp 1.1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ - Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng Sơ đồ nguyên lý biểu diễn hình 1.1 Từ thông động giữ không đổi Điện áp phần ứng cấp từ biến đổi Điện áp U thay đổi phía giảm (U Ri(p) = Chọn τσ FMoi Soi (1 − FMoi ) 2τ σ p(1 + 2τ σ p).S Oi (1 + pTsi )(1 + pTu ) (2τ σ pK cl K i / Ru )(1 + 2τ σ p) = min(Tsi,Tu) = Tsi Rút gọn ta hàm truyền Ri(p) = + pTu Ru Tu = (1 + ) pK cl Ki Tsi / Ru K cl Ki Tsi pTu Vậy Ri(p) khâu tỉ lệ tích phân (PI) 2.2.Phương pháp tổng hợp hệ theo tiêu chuẩn modul tối ưu đối xứng: F0 Mi ( p) = + 4τP + 4τp + 8τ p + 8τ p Ta có : C0=0 : Hệ vô sai C1=0 : Sai lệch tốc độ C2≠0 : Đặc trưng cho gia tốc thay đổi Đặc điểm : a12 = 2a0.a2 a22 = 2a1.a3 15 Mặt khác ta có FMoi(p) = Ri ( p ).Soi + Ri ( p ).Soi => Ri(p) = FMoi Soi (1 − FMoi ) + 4τ σ p 8τ σ p (1 + τ σ p).Soi => Ri(p) = => Ri(p) = Chọn τσ (1 + pTsi )(1 + pTu )(1 + 4τ σ p) (8τ 2σ p K cl Ki / Ru )(1 + τ σ p ) = min(Tsi,Tu) = Tsi Rút gọn ta hàm truyền Cho + 4τ σ p => Ri(p) = = 4τ σ p + Tu p 2T Si p K cl K i / Ru Vậy Ri(p) khâu tỉ lệ tích phân (PI) CHƯƠNG 3.MÔ PHỎNG ĐÁP ỨNG TRÊN MATLAB & SIMULINK 3.1.Chương trình mô Các thông số cho trước: Công suất định mức: 16 Điện áp định mức: Tốc độ định mức: Điện trở phần ứng: Mômen quán tính: Điện cảm phần ứng: Hằng số động cơ: ; Từ thông danh định: Hằng số thời gian khâu chỉnh lưu: Ta có: Hằng số thời gian phần ứng: Mặt khác ta có: Chọn ta có: - Hàm truyền điều chỉnh phương pháp modul tối ưu: Ri(p) = Ru Tu (1 + ) K cl K i Tsi pTu 17 Chọn: Chọn - Hàm truyền điều chỉnh phương pháp tối ưu đối xứng: Chọn: Chọn 3.2.Kết mô 3.2.1.Kết mô theo phương pháp tối ưu modul 18 3.2.2.Kết mô theo phương pháp tối ưu đối xứng: 19 3.2.3 Đánh giá kết Phương pháp modul toi ưu cho đồ thị ổn định phương pháp tối ưu đối xứng Tiêu chuẩn modul tối ưu thường áp dụng để tổng hợp điều chỉnh mạch có yêu cầu vô sai cấp cao,nó áp dụng có hiệu để tổng hợp điều chỉnh theo quan điểm nhiễu loạn 20 KẾT LUẬN Qua thời gian thực hiện, hướng dẫn tận tình thầy giáo Phạm Tâm Thành giúp đỡ nhiệt tình bạn lớp, em cố gắng hoàn thành tập lớn theo yêu cầu thời gian quy định Trong tập lớn em thực công việc sau : Tổng quan động điện chiều Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng theo phương pháp Mô đáp ứng Simulink Mặc dù cố gắng, kiến thức thời gian có hạn nên có phần em chưa làm Em không tránh khỏi điều thiếu sót, nhầm lẫn khác, em mong nhận bảo thầy 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng: "Tổng hợp hệ điện cơ" [2] Phạm Tâm Thành, Lưu Kim Thành, Giáo trình: "Tổng hợp hệ điện cơ", NXB Hàng Hải, 2015 [3] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Dương Văn Nghi, Phạm Quốc Hải, "Điều chỉnh tự động truyền động điện", NXB – Khoa học kỹ thuật, Năm 2004 [4] Nguyễn Phùng Quang, "Truyền động điện thông minh", NXB – Khoa học kỹ thuật, Năm 2002 [5] Nguyễn Phùng Quang, "Matlab Simulink" dành cho kỹ sư ĐKTĐ, NXB – Khoa học kỹ thuật, Năm 2002 22 23 [...]... động cơ nóng hơn so với trường hợp làm việc trong hệ F-Đ CHƯƠNG 2 TỔNG HỢP MẠCH VÒNG ĐIỀU CHỈNH DÒNG THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP Tổng hợp mạch vòng dòng điện Sơ đồ cấu trúc: Trong đó: T= LU RU : Hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng 13 Sơ đồ tương ứng: Từ sơ đồ trên ta có hàm truyền của đối tượng : Soi(p) = U i ( p) K cl K i / Ru = U dk ( p ) (1 + pTdk )(1 + Ti p )(1 + pTV )(1 + pTu ) ứng với điều kiện...Hình 1.5 - Hệ truyền động F-Đ đơn giản Trong sơ đồ: Đ : Là động cơ điện một chiều kéo cơ cấu sản xuất, cần phải điều chỉnh tốc độ F : Là máy phát điện một chiều, đóng vai trò là BBĐ cấp điện cho động cơ Đ Đảo chiều: Cặp tiếp điểm T đóng hoặc N đóng, dòng điện kích từ máy phát ICKF đảo chiều, do đó đảo chiều từ thông , do đó UF đảo dấu, dẫn đến W đảo chiều - Ưu điểm: + Điều chỉnh tốc độ đơn giản,... đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều Có rất nhiều sơ đồ chỉnh lưu khác nhau được phân loại như sau: - Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha - Chỉnh lưu hình tia ,chỉnh lưu cầu Hình 1.7 - sơ đồ hệ truyền động T-Đ không đảo chiều 12 Trong thực tế không thể lọc hết hoàn toàn các thành phần sóng hài bậc cao, do đó còn tồn tại thành phần dòng điện xoay chiều chạy qua động cơ làm động. .. đại từ - động cơ (KĐT - Đ) Khuếch đại từ là khí cụ điện mà tín hiệu đầu ra được khuếch đại nhờ sự 11 thay đổi điện kháng bằng cách thay đổi dòng điều khiển Sơ đồ nguyên lý của một khuếch đại từ đơn giản được trình bày ở hình 1.6 Hình 1.6 - Khuếch đại từ 1.3.3 Hệ truyền động chỉnh lưu - động cơ Các bộ biến đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều thực chất là các bộ chỉnh lưu (hay các bộ nắn điện) dùng... hiện trong mạch kích từ - Nhược điểm: + Nhược điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máy điện quay, trong đó ít nhất là 2 máy điện một chiều, gây ồn lớn, công suất lắp đặt máy ít nhất gấp 3 lần công suật động cơ chấp hành, dẫn đến giá thành tăng, hiệu suất thấp + Ngoài ra, do các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hóa có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ 1.3.2 Hệ truyền động khuếch đại từ. .. KHẢO [1] Bài giảng: "Tổng hợp hệ điện cơ" [2] Phạm Tâm Thành, Lưu Kim Thành, Giáo trình: "Tổng hợp hệ điện cơ" , NXB Hàng Hải, 2015 [3] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Dương Văn Nghi, Phạm Quốc Hải, "Điều chỉnh tự động truyền động điện" , NXB – Khoa học kỹ thuật, Năm 2004 [4] Nguyễn Phùng Quang, "Truyền động điện thông minh", NXB – Khoa học kỹ thuật, Năm 2002 [5] Nguyễn Phùng Quang, "Matlab và Simulink"... gian quy định Trong bài tập lớn em đã thực hiện được những công việc sau : Tổng quan về động cơ điện một chiều Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng theo các phương pháp Mô phỏng đáp ứng trên Simulink Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do kiến thức và thời gian có hạn nên có những phần em chưa làm được Em cũng không tránh khỏi những điều thiếu sót, nhầm lẫn khác, em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy 21 TÀI... hàm truyền Cho 1 + 4τ σ p => Ri(p) = = 4τ σ p 1 + Tu p 2T 2 Si p K cl K i / Ru Vậy Ri(p) là khâu tỉ lệ tích phân (PI) CHƯƠNG 3.MÔ PHỎNG ĐÁP ỨNG TRÊN MATLAB & SIMULINK 3.1.Chương trình mô phỏng Các thông số cho trước: Công suất định mức: 16 Điện áp định mức: Tốc độ định mức: Điện trở phần ứng: Mômen quán tính: Điện cảm phần ứng: Hằng số động cơ: ; Từ thông danh định: Hằng số thời gian của khâu chỉnh. .. Ta có: Hằng số thời gian phần ứng: Mặt khác ta có: Chọn ta có: - Hàm truyền của bộ điều chỉnh phương pháp modul tối ưu: Ri(p) = Ru Tu 1 (1 + ) 2 K cl K i Tsi pTu 17 Chọn: Chọn - Hàm truyền của bộ điều chỉnh phương pháp tối ưu đối xứng: Chọn: Chọn 3.2.Kết quả mô phỏng 3.2.1.Kết quả mô phỏng theo phương pháp tối ưu modul 18 3.2.2.Kết quả mô phỏng theo phương pháp tối ưu đối xứng: 19 3.2.3 Đánh giá kết... ổn định hơn phương pháp tối ưu đối xứng Tiêu chuẩn modul tối ưu thường áp dụng để tổng hợp các bộ điều chỉnh trong mạch có yêu cầu vô sai cấp cao,nó cũng áp dụng có hiệu quả để tổng hợp các bộ điều chỉnh theo quan điểm nhiễu loạn 20 KẾT LUẬN Qua thời gian thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Phạm Tâm Thành cùng sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các bạn trong lớp, em đã cố gắng hoàn thành