Giáo trình truyền động điện

ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh b mụn: Giáo Trình: Truyền ®éng ®iÖn Tù ®éng tự động - đo lường - khoa điện trường đại học bách khoa đà nẵng giáo trình TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG (Lưu hành nội bộ) Đà nẵng 2005 ThS khương cơng minh lời nói đầu Để phục vụ kịp thời cho việc học tập ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự ®éng giảng dạy sinh viên giáo viên khoa Điện trường Đại học Bách khoa Đà nẵng sinh viên trung tâm, làm tài liệu tham khảo cho kỹ sư điện ngành có liên quan, chúng tơi biên soạn giáo trình “truyền động điện tự động” (tập1, 2) Giáo trình gồm hai phần: Phần (Tập1): Trình bày kiến thức về: đặc tính máy sản xuất, động cơ; phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ, hệ “bộ biến đổi - động cơ”; trình độ hệ thống truyền động điện tự động; chọn công suất động Phần (Tập2): Trình bày hệ điều khiển tự động (ĐKTĐ) truyền động điện như: phân tích nguyên tắc điều khiển tự động; phần tử điều khiển bảo vệ; tổng hợp hệ TĐĐTĐ theo đại số logic Nội dung giáo trình (Phần 1) gồm chương: Chương 1: Khái niệm chung hệ truyền động điện tự động Chương 2: Đặc tính động điện Chương 3: Điều chỉnh tốc độ động điện theo thông số Chương 4: Điều chỉnh tốc độ hệ "Bộ biến đổi - Động điện" Chương 5: Quá trình độ hệ thống truyền động điện Chương 6: Tính chọn cơng suất động Nội dung giáo trình (Phần 2) gồm chương: Chương 1: Khái niệm chung hệ thống điều khiển tự động truyền động điện (HT ĐKTĐ TĐĐ) Chương 2: Những nguyên tắc điều khiển tự động Chương 3: Các mạch bảo vệ tín hiệu hóa Chương 4: Phần tử điều khiển logic - số Chương 5: Tổng hợp hệ điều khiển logic Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự ®éng Chương 1: Tác giả Khái niệm chung hệ truyền động điện tự động § 1.1 Mục đích yêu cầu: + Nắm cấu trúc chung hệ thống truyền động điện tự động (HT-TĐĐTĐ) + Nắm đặc tính loại động hệ thống truyền động điện tự động cụ thể + Phân tích phương pháp điều chỉnh tốc độ động vấn đề điều chỉnh tốc độ hệ “bộ biến đổi - động ” + Khảo sát trình độ HT-TĐĐTĐ với thơng số hệ phụ tải + Tính chọn phương án truyền động nắm nguyên tắc để chọn công suất động điện + Nắm nguyên tắc điều khiển tự động HTTĐĐTĐ + Phân tích đánh giá mạch điều khiển tự động điển hình máy hệ thống có sẵn + Nắm nguyên tắc làm việc phần tử điều khiển logic + Tổng hợp số mạch điều khiển logic + Thiết kế mạch điều khiển tự động máy hệ thống theo yêu cầu công nghệ Do hạn chế thông tin khả nên nội dung giáo trình chắn nhiều vấn đề cần hoàn thiện Rất mong bạn đồng nghiệp độc giả đóng góp ý kiến Thư góp ý xin gửi cho ThS Khương Công Minh, Giáo viên khoa điện, Trường đại học Bách khoa, Đại học Đà nẵng § 1.2 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện tự động (tđđ tđ) Trang 1.2.1 Cấu trúc hệ thống truyền động điện tự động: * Định nghĩa hệ thống truyền động điện tự ng: ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tù ®éng + Hệ truyền động điện tự động (TĐĐ TĐ) tổ hợp thiết bị điện, điện tử, v.v phục vụ cho cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu công tác máy sản suất, gia cơng truyền tín hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi lượng theo u cầu cơng nghệ * Cấu trúc chung: Phần Lướ i Phần Bb msx c R Rt Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Cu trỳc ca h TĐĐ TĐ gồm phần chính: - Phần lực (mạch lực): từ lưới điện nguồn điện cung cấp điện đến biến đổi (BBĐ) động điện (ĐC) truyền động cho phụ tải (MSX) Các biến đổi như: biến đổi máy điện (máy phát điện chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà), biến đổi điện tử, bán dẫn (Chỉnh lưu tiristor, điều áp chiều, biến tần transistor, tiristor) Động có loại như: động chiều, xoay chiều, loại động đặc biệt - Phần điều khiển (mạch điều khiển) gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số công nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công nghệ cho người vận hành Đồng thời số hệ TĐĐ TĐ khác có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác với máy tính điều khiển 1.2.2 Phân loại hệ thống truyền động điện tự động: k kt vh gn Hình 1-1: Mơ tả cấu trúc chung hệ TĐĐ TĐ BBĐ: Bộ biến đổi; ĐC: Động điện; MSX: Máy sản xuất; R RT: Bộ điều chỉnh truyền động công nghệ; K KT: Bộ đóng cắt phục vụ truyền động - Truyền động điện không điều chỉnh: thường có động nối trực tiếp với lưới điện, quay máy sản xuất với tốc độ định - Truyền động có điều chỉnh: tuỳ thuộc vào yêu cầu cơng nghệ mà ta có hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh mô men, lực kéo, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí Trong hệ hệ truyền động điện tự động nhiều động - Theo cấu trúc tín hiệu điều khiển mà ta có hệ truyền động điện tự động điều khiển số, hệ truyền động điện tự động điều khiển tương tự, hệ truyền động điện tự động điều khiển theo chương trình - Theo đặc điểm truyền động ta có hệ truyền động điện tự động động điện chiều, động điện xoay chiều, động bước, v.v - Theo mức độ tự động hóa có hệ truyền động khơng tự động hệ truyền động điện tự động Trang - Ngồi ra, có hệ truyền động điện khơng đảo chiều, có đảo chiều, hệ truyền động đơn, truyền động nhiều động cơ, v.v Trang ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền ®éng ®iƯn Tù ®éng § 1.3 ĐặC TíNH CƠ CủA MáY SảN XUấT Và ĐộNG CƠ 1.3.1 Đặc tính ca mỏy sn xut: Ths Khơng Công Minh Khi q = 2, mômen tỷ lệ bậc hai với tốc độ, tương ứng cấu máy bơm, quạy gió, máy nén, (đường ® hình 1-2) + Trên hình 1-2a biểu diễn đặc tính máy sản xuất: + Đặc tính máy sản xuất quan hệ tốc độ quay mômen cản máy sản xuất: Mc = f() + Đặc tính máy sản xuất đa dạng, nhiên phần lớn chúng biếu diễn dạng biểu thức tổng quát: ⎛⎞ q Mc = Mco + (Mđm - Mco) ⎜ ⎟ (1-1) ⎝  đm ⎠ Trong đó: Trang  © đm º Mđm Mc - mômen ứng với tốc độ  Mco Mđm - mômen ứng với tốc độ  = - mômen ứng với tốc độ định mức đm + Ta có trường hợp số mũ q ứng với tải: Khi q = -1, mômen tỷ lệ nghịch với tốc độ, tương ứng cấu máy tiện, doa, máy dây, giấy, (đường © hình 1-2) Đặc điểm loại máy tốc độ làm việc thấp mơmen cản (lực cản) lớn Khi q = 0, Mc = Mđm = const, tương ứng cấu máy nâng hạ, cầu trục, thang máy, băng tải, cấu ăn dao máy cắt gọt, (đường º hình 1-2) Khi q = 1, mômen tỷ lệ bậc với tốc độ, tương ứng cấu ma sát, máy bào, máy phát chiều tải trở, (đường © hình 1-2) Trên hình 1-2b biểu diễn đặc tính máy sản xuất có mơmen cản dạng Trên hình 1-2c biểu diễn đặc tính máy sản xuất có mơmen cản dạng phản kháng Trang Gi¸o Trình: Truyền động điện Tự động a â đ M  M'c Mc b M c Hình 1-2: a) Các dạng đặc tính  máy sản xuất q = 1; đ: q = â: q = -1; º: q = 0; Mc ©: M + Ngồi ra, số máy sản xuất có đặc tính khác, M'c như: - Mơmen phụ thuộc vào góc quay Mc = f() mômne phụ thuộc vào đường M c = f(s), máy cơng tác có pittơng, máy trục khơng có cáp cân có đặc tính thuộc loại - Mơmen phụ thuộc vào số vòng quay đường M c = f(,s) loại xe điện - Mômen phụ thuộc vào thời gian Mc = f(t) máy nghiền đá, nghiền quặng 1.3.2 Đặc tính động điện: + Đặc tính động điện quan hệ tc quay v ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Trun ®éng ®iƯn Tù ®éng động nối thêm thiết bị phụ trợ vào mạch, sử dụng sơ đồ đặc biệt Mỗi động cú nhiu tớnh c nhõn to Ths Khơng Công Minh 1.3.3 Độ cứng đặc tính cơ: = mơmen ng c: M = f() Giáo Trình: Truyền động điện Tù ®éng + Đánh giá so sánh đặc tính cơ, người ta đưa khái niệm “độ cứng đặc tính ” định nghĩa: M Trang ; đặc tính tuyến tính thì:  =  + Nhìn chung có loại đặc tính loại động đặc trưng như: động điện chiều kích từ song song hay độc lập (đường©), động điện chiều kích từ nối tiếp hay hỗn hợp (đườngº), động điện xoay chiu khụng ng b (ngâ), ng b (ngđ), hỡnh 1-3 đ â â M Hỡnh 1-3: Cỏc c tính bốn * Thường người ta phân biệt hai loại đặc tính cơ: + Đặc tính tự nhiên: đặc tính có động nối theo sơ đồ bình thường, khơng sử dụng thêm thiết bị phụ trợ khác thông số nguồn động định mức Như động có đặc tính tự nhiên + Đặc tính nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh: đặc tính nhận thay đổi thơng số nguồn, * Hoặc theo hệ đơn vị tương đối:   ; (1-2a)  * dM * d M ; (1-2b) Trong đó: M  lượng sai phân mômen tốc độ tương ứng; M* = M/Mđm ; * = /đm ; * = /cb Hoặc tính theo đồ thị:  = mM tg ; (hình 1- 4) (1-3) m Trong đó:  + mM tỉ lệ xích trục mơmen + m tỉ lệ xích trục tốc độ +  góc tạo thành tiếp tuyến với trục  điểm xét đặc tính m Hình 1- 4: Cách tính độ cứng  + Động khơng đồng có độ cứng đặc tính thay đổi giá trị ( > 0,  < 0) XL  M() mM M + Động đồng có đặc tính tuyệt đối cứng (  ) + Động chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cứng (  40) + Động chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính mềm (  10) P + Trong hệ truyền động điện tự động có q trình biến đổi lượng điện thành ngược lại Chính q trình biến đổi định trạng thái làm việc hệ truyền động điện Có thể lập Bảng 1-1: Pđiện Pcơ P =0 = Pđiện P P P = Pđ - Pc P P P P có tải Hãm =0 P P khơng tải - Động P P Trạng thái làm việc - Động P Ic) nên Mđộng = (M - Mc) < Mđộng q trình gia tốc chậm lại Ban đầu  tăng đến 1 (1 < 1), tức cấp điểm b1 hết thời gian chỉnh định RTh nên phải chuyển sang cấp 2, tức sang điểm c 1, chuyển đổi từ d1 sang e1, v.v Như vậy, khởi động mà M c (hay Ic) tăng lên, dẫn đến tải, hay dòng cho phép 1RTh 1G 2G 2RTh I2 I1’ 0 2 * Thời gian khởi động: TN e XL d I I M1  Mc  T ln c ln c c M2  Mc I2  Ic  ’ tcđ.1RTh = tkđ.1 - [t(k) + t(1G)] tcđ.2RTh = tkđ.2 - [t(2G)] b (7-6) x I1 2 (t  I( I1 I I1 I’ I’’ Iư I I ’ e’ c c’ a t1 ’ I I * Thời gian chỉnh định rơ le thời gian: RTh: 2RTh:   t0 t1 Hình 7-3: Đặc tính hoạt động theo thời gian tkđ = T Giáo Trình: Truyền động điện Tự động (7-7) (7-8) Hình 7-4: Các đặc tính khởi động theo ngun tắc thời gian Vì [t(K) , t(1G) , t(2G)] Icp - Đối với động không đồng bộ: f = const, M  U , nên UL giảm M giảm mạnh, mơ men động giảm, tốc độ chuyển đổi giảm, thời gian độ tăng (thời gian khởi động, hãm, đảo chiều, tăng) ự2 I1ự I - Điều khiển theo tốc độ dựa sở kiểm tra trực tiếp gián tiếp thay đổi tốc độ ựx ự2 XL ự1 d e 4) Ảnh hưởng điện trở R (khi UL = const, Mc = const): TN (t) b c I2 I(t) - Kiểm tra trực tiếp dùng rơ le kiểm tra tốc độ kiểu ly tâm Cách dùng dùng rơ le kiểm tra tốc độ phức tạp, đắt tiền làm việc chắn Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động - Có thể kiểm tra tốc độ gián tiếp qua máy phát tốc Trang 209 Máy phát tốc (FT) máy điện chiều có:  = const EFT  , loại hay dùng động điện chiều - Đối với động không đồng bộ, thường kiểm tra tốc độ gián sức điện động rơto tần số rơto Ths Kh−¬ng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động * Mỗi công tắc tơ gia tốc (1G, 2G, ) chỉnh định với trị số điện áp hút định tương ứng với cấp tốc độ định 1, 2 , Ấn nút M làm K tác động, động Đ khởi động với toàn điện trở mạch phần ứng (Rư = Rư + Rưf = Rư + Rưf1 + Rưf2), đường đặc tính 1, lúc đầu tốc độ  = nhỏ nên: UĐ = EĐ + Iư.Rư = K + Iư.Rư < Uh.1G (hoặc 2G); Tại tốc độ cần điều khiển (1, 2, ), rơ le kiểm tra tốc độ kiểm tra điện áp FT, Erơto, frơto, tác động tạo tín hiệu điều khiển - Đến  = 1 thì: 7.1.2 b Các mạch điển hình: U1G = K1 + I2.(Rư + Rưf2) = UL - I2.Rưf1 = Uh.1G ; (6-13) Trang 210 (7- 14) * Mở máy cấp tốc độ động điện chiều: 1G tác động, ngắn mạch Rưf1, động chuyển sang đường - Đến  = 2 thì: U2G = K2 + I2.Rư = UL - I2.Rưf2 = Uh.2G > Uh.1G ; (7- 15) +UL + Iư 2G CKT 1G 0V Rưf2 E 1G - Coi điện áp lưới UL = cosnt, với I2 = const, Rưf1 = Rưf2 , ta có điện áp hút công tắc tơ : U h.1G = Uh.2G K UĐ 2G 2G tác động, ngắn mạch Rưf2, động chuyển sang đặc tính tự nhiên +D M K- K Hình 7-7: Nguyên tắc ĐKTĐ mở máy cấp ĐM UL giảm hay Mc tăng, làm thời gian độ tăng, trình độ chậm, đốt nóng điện trở khởi động, điện trở hãm, làm Như chọn cơng tắc tơ gia tốc loại, chỉnh định 7.1.2 c Nhận xét 1) Ưu điểm: Phương pháp ĐKTĐ theo tốc độ dùng thiết bị, khí cụ điều khiển dùng cơng tắc tơ không cần tác động thông qua rơle nên đơn giản, rẻ tiền 2) Nhược điểm: Thời gian độ thời gian hãm phụ thuộc Mc, J, UL, tocủa R, dây quấn, làm thay đổi trình độ (như khó khăn cho việc chỉnh định điện áp hút công tắc tơ rơ le tốc độ) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự ®éng - Khi điện áp lưới dao động làm thay đổi tốc độ chuyển cấp điện trở (1, 2, ) dòng điện nhảy vọt q dòng cho phép - Khi điện áp lưới giảm thấp có khả xảy khơng đủ điện áp để cơng tắc tơ tác động động dừng lại làm việc lâu dài tốc độ trung gian, làm đốt nóng điện trở khởi động (hay điện trở hãm, ) làm thay đổi tốc độ chuyển cấp Trang 211 Ths Kh−¬ng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động thỡ điểm chuyển cấp thường giá trị dòng điện (I 2), nên ta dùng rơle dòng điện cơng tắc tơ có cuộn dây dòng điện để tạo tín hiệu điều khiển - Tại điểm chuyển cấp b, rơle dòng điện tác động theo dòng chuyển cấp I2 để ngắn mạch cấp điện trở thứ nhất, động chuyển từ đặc tính sang đặc tính Đến điểm d, rơle dòng điện tác động theo dòng I2 để ngắn mạch cấp điện trở thứ hai, động chuyển từ đặc tính sang đặc tính tự nhiên TN - Cứ vậy, động khởi động đến tốc độ xác 7.1.3 Điều khiển tự động theo nguyên tắc dòng điện lập 7.1.3 a Nội dung 7.1.3 b Các mạch điển hình: - Có đồ thị khởi động ĐMđl với cấp điện trở phụ: * Hãm ngược đảo chiều ĐKdq theo nguyên tắc dòng điện:  ự I I1ự Trang 212 TN - Cơng tắc xoay KC có vị trí: giữa; 1, bên thuận 1, bên ngược; KC có tiếp điểm: KC1, KC2, KC3, KC4, KC5, ựx ự2 XL ự1 d e - Các cơng tắc tơ có tiếp điểm trì thời gian H, 1G (t) b - Rơle dòng điện RHn có: c Ihãm > Ih.RHn > I1 Inh.RHn = Irôto = I2 I2 I(t) ~ UL (7-16) (7-17) ~ ~ T N N T H - Qua đồ thị hình 7-8 ta thấy rằng: khởi động, dòng khởi động thay đổi khoảng (I1  I2) Nhất lần chuyển cấp Đ UL (N) KC1 (T) N 1G 2G R2f KC2 1G RHn KC3 T 2G Ths Khơng Công Minh động Giáo Trình: Truyền động điện Tự Ths Khơng Công Minh KC4 H KC5 1G Giáo Trình: Truyền động điện Tự ®éng lớn: Irôto = Ihãm > Ih.RHn > I1 nên RHn tác động làm hở tiếp điểm thường kín nó, đảm bảo cho cơng tắc tơ H, 1G, 2G khơng có điện, tồn R2f1 R2f2 tham gia mạch rôto với Rh để hạn chế dòng đảo chiều dòng hãm ngược động Ihãm  Icp (đoạn BC) + Tốc độ động Đ giảm dần, dòng hãm giảm dần đến I2 RHn nhả (vì I nh.RHn = I2 , lúc   0), làm cho H có điện, ngắn mạch Rh đảm bảo RHn khơng tác động trở lại, kết thúc trình hãm ngược + Muốn dừng động quay KC vị trí 0, cơng tắc tơ rơle điện, động dừng tự - Đảo chiều: Trang 213 - Hệ thống làm việc điểm A đặc tính (A), tương ứng với vị trí 2(T) công tắc KC, tiếp điểm KC1, KC3, KC4, KC5 kín, cơng tắc tơ T, H, 1G, 2G có điện, cơng tắc tơ N khơng có điện, tồn điện trở phụ mạch rơto bị ngắn mạch, RHn không tác động - Dừng động cách hãm ngược: + Quá trình thực tương tự hãm ngược, dòng điện hãm giảm đến I2 để KC vị trí 2(N), sau RHn nhả làm cho H có điện, kết thúc trình hãm ngược bắt đầu trình khởi động ngược Trang 214 Khi H có điện ngắn mạch Rh, làm cho Đ khởi động ngược theo đường đặc tính (CD) + Sau thời gian trì H, tác động làm 1G có điện, tiếp điểm 1G ngắn mạch R 2f1, làm cho Đ khởi động tiếp sang đặc tính DE + Quay tay gạt KC từ vị trí 2(T) sang 2(N), qua vị trí tất cơng tắc tơ rơle điện, động tách khỏi lưới điện, toàn điện trở phụ đưa vào mạch rơto, mạch điện trạng thái thường hình vẽ + Sau thời gian trì 1G, tác động làm 2G có điện, ngắn mạch R2f2, Đ khởi động sang đặc tính tự nhiên tới điểm xác lập + Khi đến vị trí 2(N), tiếp điểm KC2, KC3, KC4, KC5 kín lại, KC1 hở ra, cơng tắc tơ T điện; N, H có điện đảo pha stato động cơ, làm động thực trình hãm ngược (giai đoạn đầu trình đảo chiều) Tốc độ đồng động lúc 0N = - 0T , dòng điện rơto tăng 1) Ưu điểm: Có thể trì mơ men động giới hạn định Quá trình khởi động, hãm không phụ thuộc môi trường 2) Nhược điểm: Khi UL, Mc thay đổi, Mc lớn làm cho Ic > I2, động làm việc đặc tính trung gian, làm phát nóng điện trở, ảnh hưởng đến q trình làm việc động 7.1.3 c Nhận xét Ths Kh−¬ng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 7.1.4 Điều khiển tự động theo nguyên tắc khác Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 7.1.4 a Điều khiển tự động theo nguyên tắc hành trình 1) Nội dung: - Trên hành trình (đường đi) phận làm việc máy móc, thiết bị (như bàn máy, đầu máy, mâm cặp, ) đặt cảm biến, cơng tắc hành trình, công tắc cực hạn, công tắc điểm cuối, , để tạo tín hiệu điều khiển: khởi động, hãm, đảo chiều, thay đổi tốc độ 2) Mạch điển hình: Phân tích truyền động bàn máy bào dường: Trong sơ đồ dùng cơng tắc hành trình KH có tiếp điểm KH1, KH2 loại không tự phục hồi Tại vị trí xuất phát ban đầu bàn máy tiếp điểm KH1 kín, KH2 hở Trang 215 v +UL D UL RTr + KH1 T N Đ RTr - 2RTh N KH2 RTr M 2RTh RTr vth Trang 216 t A vng Bàn N T B KH A T Bàn N Khởi động: ấn nút M RTr có điện, T có điện làm ĐM đóng điện kéo bàn chạy N thuận, đồngthờiT 1RTh có điện mở tiếp điểm để chuẩn bị cho đảo chiều TT Khi hết hành trình thuận, vấu A đập vào cơng tắc hành trình KH làm cho tiếp điểm KH1 mở, KH2 kín, dẫn đến T T N điện N chưa có điện, N ĐM hãm tự Sau thời gian trì 1RTh tiếp điểm đóng điện cho N, làm ĐM đảo chiều, kéo bàn chạy ngược Khi 2RTh có điện, mở tiếp điểm chuẩn bị cho hành trình thuận B KH Đi hết hành trình ngược, vấu B đập vào cơng tắc hành trình KH làm cho tiếp điểm KH2 hở, KH1 kín lại, cơng tắc tơ N điện T chưa có điện, ĐM hãm tự Sau thời gian trì 2RTh, tiếp điểm đóng lại làm cho T có điện ĐM kéo bàn chạy thuận 1RTh có điện mở tiếp điểm nó, chuẩn bị cho hnh trỡnh ngc Ths Khơng Công Minh động Giáo Trình: Truyền động điện Tự Bn s lm vic với chu kỳ thuận/ngược hình 7-10 Muốn dừng máy: ấn nút D RTr điện, T, N, 1RTh, 2RTh điện, động hãm tự lúc dừng máy 7.1.4 b Nhận xét * Ngoài nguyên tắc ĐKTĐ nêu trên, số nguyên tắc ĐKTĐ khác: ĐKTĐ theo mô mem, công suất, sức căng, nhiệt độ, ánh sáng, áp suất, * Đánh giá sơ đồ điều khiển: với yêu cầu kỹ thuật tất sơ đồ cao thì: Cơng suất lớn trọng lượng giá thành cao Dùng thiết bị, khí cụ bé, đại giá thành cao Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự ®éng §7.2 CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU HỐ 7.2.1 Ý nghĩa bảo vệ tín hiệu hố * Các phần tử bảo vệ tín hiệu hố có vai trò to lớn: Đảm bảo q trình làm việc an tồn cho người máy móc, thiết bị Q trình làm việc xảy cố chế độ làm việc xấu cho người máy móc, thiết bị, đồng thời báo hiệu cho người vận hành biết tình trạng làm việc hệ thống ĐKTĐ để xử lý * Chức thiết bị bảo vệ tín hiệu hố: Ngừng hệ thống (máy móc) cố nguy hiểm trực tiếp đến người, thiết bị, máy móc: U < Uquy định , U > Ucp , I > Icp , Khi tải cố chưa nguy hiểm đến thiết bị, máy móc thiết bị bảo vệ tín hiệu hố phải báo cho người vận hành biết để sử lý kịp thời Bảo đảm khởi động, hãm, đảo chiều , cách bình thường, nghĩa phải đảm bảo cho: I < Icp, to < tocp , 7.2.2 Các dạng bảo vệ: Cùng công suất trọng lượng giá thành lớn nguyên tắc ĐKTĐ theo thời gian, sau nguyên tắc ĐKTĐ theo dòng điện cuối nguyên tắc ĐKTĐ theo tốc độ Trang 217 7.2.2 a Bảo vệ ngắn mạch: - Bảo vệ ngắn mạch bảo vệ cố gây nên hư hỏng cách điện, hư hỏng cấu thiết bị, máy móc (khi ngắn mạch gây nên nhiệt độ tăng nhanh gây cháy sức từ động tăng mạnh gây va đập, ) Nói chung nguyên tắc ĐKTĐ theo tốc độ thường dùng để điều khiển hãm động Trang 218 Nguyên tắc ĐKTĐ theo dòng điện chủ yếu dùng để điều khiển khởi động động cơ, - Các thiết bị bảo vệ thường dùng: cầu chì, aptơmat, rơle dòng điện cực đại, khâu bảo vệ ngắn mạch bán dẫn, điện tử, Nguyên tắc ĐKTĐ theo thời gian ứng dụng rộng rãi đơn giản - Dòng tác động cầu chì: Idc = Ikđ /  Trong đó:  hệ số xét đến qn tính nhiệt Idc dòng tác động dây chảy chọn  = 2,5 động khởi động bình thường Ikđ dòng khởi động động cơ, phụ tải bảo vệ  = (1,6  2) động khởi động nặng (7-18) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tù ®éng + Cấm đặt cầu chì dây trung tớnh, mch ni t, vỡ t Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động dõy chỡ thỡ vỏ máy có điện áp cao nguy hiểm Dùng cầu chì bảo vệ ngắn mạch đơn giản, rẻ tiền, tác động khơng xác, dòng tác động phụ thuộc vào thời gian, thay lâu, không bảo vệ chế độ làm việc pha + Ví dụ dùng rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch: - Dòng chỉnh định aptơmat: Icđ = (1,2  1,3).Ikđ ; (7-19) + Aptơmat tác động đóng lại nhanh, cắt dòng lớn, bảo vệ chế độ làm việc dòng pha (khi bị pha) - Dùng rơle dòng điện cực đại (RM) bảo vệ ngắn mạch phải chỉnh định dòng tác động cho phù hợp với dòng ngắn mạch Thường đặt rơle dòng cực đại pha động không đồng pha, đặt cực động chiều Tiếp điểm RM loại không tự phục hồi Trang 219 + Ví dụ dùng cầu chì aptơmat bảo vệ ngắn mạch: ~ 2CC CD 2CC D Đ 7.2.2 b Bảo vệ nhiệt: - Nhằm tránh tải lâu dài, khơng khí cụ,~ thiết bị, động phát nóng nhiệt độ cho phép RM M K K R - Thường dùng rơle nhiệt, aptơmát có bảo vệ nhiệt, phần tử bảo vệ tải bán dẫn, để bảo vệ tải cho phụ tải dài hạn - Các tiếp điểm rơle nhiệt (RN) loại không tự phục hồi, sau rơle nhiệt tác động phải ấn reset tay Phải chọn rơle nhiệt có đặc tính phát nóng gần với đặc tính phát nóng thiết bị, động cần bảo vệ (hình 7-13) ~ A D 1CC K 2C C ~2C C M Trang 220 + Dòng chỉnh định rơle nhiệt, aptômat: Icđ = (1,2  1,3)Iđm (7-20) K Đ Trong đó: Iđm dòng định mức động cơ, phụ tải + Ví dụ dùng rơle nhiệt aptụmat bo v quỏ ti di hn: Ths Khơng Công Minh động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động ®iÖn Tù ~ Icđ.RI = (1,4  1,5)Iđm ~ 2CC A K 2CC M Giáo Trình: Truyền động điện Tự ®éng KRN RN (7-21) - Thường dùng rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch (RM) rơle dòng cực đại bảo vệ tải (RI) Tiếp điểm rơle dòng cực đại bảo vệ tải loại tự phục hồi (hình 7-14) 7.2.2 c Bảo vệ điểm không cực tiểu: D - Nhằm tránh làm việc với điện áp nguồn thấp áp nguồn, tránh tự khởi động lại điện áp nguồn phục hồi Đ - Dùng rơle dòng cực đại (RI) để bảo vệ tải cho phụ tải ngắn hạn ngắn hạn lặp lại Khi phụ tải làm việc thời gian ngắn, phát nóng phụ tải khơng phù hợp với đặc tính rơle nhiệt, nên rơle nhiệt không tác động kịp, phải dùng rơle dòng cực đại tác động nhanh + Ví dụ dùng rơle dòng cực đại bảo vệ tải ngắn hạn: - Thường dùng rơle điện áp (RA), công tắc tơ (CTT), khởi động từ (KĐT), để bảo vệ đểm không cực tiểu - Chỉnh định điện áp hút, nhả rơle điện áp, công tắc tơ: Uh.RA > Ung.sụt.cp (7-22) Unh.RA  Ung.sụt.cp (7-23) Trong đó: Uh.RA điện áp hút rơle điện áp, hay công tắc tơ, khởi động từ Unh.RA điện áp nhả RA, CTT, KĐT RI ~ ~ Ung.sụt.cp = 85%Ung.đm điện áp nguồn sụt cho phép Nguyên ARM K M 2CC RI 2CC D RM K RI lý làm việc bảo vệ sơ đồ hình - 20: Đ K Trang 221 - Dòng chỉnh định rơle dòng cực đại bảo vệ tải: Khi động làm việc, điện nguồn có điện lại, động khơng tự khởi động lại được, KC Đặt cơng tắc xoay KC vị trí tiếp đểm KC1 kín, KC2 hở; Đóng cầu dao CD, nếuđiện áp làm việc đạt giá trị cho phép (Ung > 85%Ung.đm) RA tác động, tự trì thơng qua tiếp điểm RA(1-3) Quay cơng tắc KC đến vị trí trái (T) K có điện, làm cho động quay Khi điện áp U ng  85%Ung.đm RA nhả làm K điện động loại khỏi lưới điện, tránh cho động khỏi bị đốt nóng nhiệt độ cho phép (vì điện áp thấp dẫn đến dòng tăng dòng cho phép động cơ) Trang 222 vị trí trái KC1 hở, RA điện điện áp nguồn, có điện lại K khơng có điện + Ví dụ dùng rơle điện áp (RA) bảo vệ m khụng v cc Ths Khơng Công Minh động tiu: Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 223 ~Ung + Ví dụ dùng rơle dòng điện, rơle điện áp để bảo vệ thiếu từ trường (hình 7-16) Nguyên lý bảo vệ: đủ điện áp rơle thiếu từ trường RTT đóng kín tiếp điểm nó, KC đặt vị trí nên tiếp điểm KC1 kín, RA tác động Quay KC sang vị trí (T) cho động làm việc bình thường Khi điện áp sụt giá trị cho phép, dòng kích từ giảm thấp đến giá trị: Ikt.Đ = Inh.RTT , Inh.RTT  Ikt.min.cp , nên RTT nhả làm K điện, loại động khỏi lưới điện để bảo vệ động CD 1CC 2CC ~ RA RA KC1 CC 6MT RN K RN (P) 2CC RN MN (T) 324 Ung K + Đ CKĐ 1CC 1CC K RN RTT RN T RN 7.2.2MN d Bảo vệ thiếu từ trường: CC - Nhằm bảo vệ thiếu kích từ động Khi điện áp hay dòng kích từ động bị giảm, gây tốc độ động cao tốc độ cho phép, N dòng điện động Tcơ lớn dòng cho phép, dẫn đến hư hỏng phần động học máy, làm xấu điều kiện chuyển mạch, - Dùng rơle dòng điện, rơle điện áp, để bảo vệ thiếu từ trường - Các thiết bị bảo vệ liên động khí như: nút ấn kép, cơng tắc hành trình kép, Và phần tử bảo vệ liên động điện như: Trang 224 2CC RTT RA 2CC RA KC1 7.2.2e Bảo vệ liên động: - Nhằm bảo đảm làm việc an tồn cho mạch (bảo đảm nghiêm ngặt trình tự làm việc hợp lý thiết bị, tránh thao tác nhầm) Các tiếp điểm khố chéo cơng tắc tơ, rơle, làm việc chế độ khác Vớ d: ~ ~ Ths Khơng Công Minh động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự A D Giáo Trình: Truyền động điện Tự động khụng thể có điện được, tránh ngắn mạch bên phía stato T N tác động Như liên động điện sơ đồ bảo đảm cho sơ đồ hoạt động bình thường, trình tự làm việc đặt ra, tránh thao tác nhầm Trang 225 N T N T 7.2.3 Tín hiệu hố - Khi xuất chế độ làm việc xấu chưa cần phải dừng máy thiết bị bảo vệ hoạt động làm cho thiết bị tín hiệu báo cho người vận hành biết để xử lý kịp thời - Khi tín hiệu báo mà khơng xử lý kịp thời thiết bị bảo vệ tác động đình làm việc hệ thống truyền động điện - Thiết bị tín hiệu hố: Âm thanh: chng, còi, ; Ánh sáng: đèn, mầu, ; Cờ báo: rơle tín hiệu, Ví dụ: ~Ung Khi khởi động thuận, ấn nút MT T có điện, đóng điện cho động quay, tiếp điểm thường kín MT mở khơng cho N có điện, đảm bảo khơng bị ngắn mạch mạch stato Khi T có điện tiếp điểm thường kín T mở ra, đảm bảo cho N khơng thể có điện khơng may có người tác động vào nút MN Khi Đ quay thuận, muốn đảo chiều, ấn nút MN T điện N có điện, q trình đảo chiều diễn bình thường Nếu khơng may q trình quay thuận, tiếp điểm T mạch stato bị dính tiếp điểm T mạch cuộn dây N khơng kín lại được, nên ấn MN N A 2CC 2CC RA RM RN RA RM (P) (T) KC1 K KC2 K 101 RN RN RN ĐĐ động ? Giải thích nguyên lý bảo vệ mạch điển hình tương ứng với bảo vệ ? Tín hiệu hóa ? Các mạch tính hiệu hóa có tác dụng hệ thống truyền động điện tự động ? Trang 227 Trang 226 Sơ đồ hình 6-23 hoạt động bình thường Nếu tải rơle nhiệt tác động, làm RA đến K điện, loại động khỏi tình trạng nguy hiểm, đồng thời đóng tiếp điểm làm đèn đỏ ĐĐ sáng lên, báo cho người vận hành biết để xử lý, sau xử lý xong, người vận hành ấn reset RN vận hành lại Còn bị ngắn mạch động rơle bảo vệ dòng cực đại RM tác động, loại động khỏi tình trạng nguy hiểm, đồng thời đóng tiếp điểm làm cho chng Chg kêu lên, báo cho người vận hành biết để xử lý kịp thời, sau xử lý xong, người vận hành ấn reset RM vận hành lại CÂU HỎI ÔN TẬP Dựa vào sở để người ta đưa nguyên tắc điều khiển tự động theo thông số thời gian, tốc độ, dòng điện, hành trình, v.v… ? Phân tích nội dung nguyên tắc điều khiển tự động theo thời gian, tốc độ, dòng điện, hành trình ? Giải thích ngun lý làm việc sơ đồ minh họa cho nguyên tắc ? Tại xảy cố hệ thống truyền động điện tự động ? cách khắc phục cố ? Phân tích bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ tải, bảo bệ điểm không cực tiểu, bảo vệ thiếu từ trường, bảo vệ liên Ths Kh−¬ng Công Minh động Giáo Trình: Truyền động điện Tự Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Chương 4: Điều chỉnh tốc độ biến đổi MỤC LỤC Chương 1: Khái niệm chung hệ thống truyền động điện §4.1 Hệ Bộ biến đổi - Động chiều (tr128) §1.1 Khái niệm chung (tr1) §4.2 Hệ Bộ biến đổi - Động không đồng (tr138) §1.2 Cấu trúc phân loại hệ thống truyền động điện (tr2) Chương 5: Quá trình độ truyền động điện §1.3 Đặc tính máy sản xuất động điện (tr4) §5.1 Khái niệm chung (tr148) §1.4 Các trạng thái làm việc hệ thống TĐĐ TĐ (tr8) §1.5 Tính đổi đại lượng học tr11) §5.2 Q trình q độ học Unguồn = const Mdòng(ự) tuyến tính (tr150 §1.6 Phương trình động học hệ thống TĐĐ TĐ (tr14) §1.7 Điều kiện ổn định hệ thống TĐĐ TĐ (tr15) §5.3 Q trình q độ học Unguồn = const Mdòng(ự) phi tuyến (tr167) §1.8 Động học hệ thống TĐĐ TĐ (tr16) §5.4 Quá trình độ học Unguồn = var (tr171 Chương 2: Đặc tính động điện §2.1 Khái niệm chung (tr20) §2.2 Đặc tính động chiều kích từ độc lập (tr21) §2.3 Đặc tính động chiều kích từ nối tiếp (tr44) §2.4 Đặc tính động khơng đồng (tr56) §2.5 Đặc tính động đồng (tr86) Chương 3: Điều chỉnh thông số đầu hệ TĐĐ TĐ §3.1 Khái niện chung (tr92) §3.2 Các tiêu chất lượng (tr95) §3.3 Điều chỉnh tốc độ động chiều (tr99) §3.4 Điều chỉnh tốc độ động không đồng (tr104) §3.5 Điều chỉnh tự động tốc độ thông số đầu (tr118) §5.5 Q trình q độ điện - hệ thống TĐĐ (tr176) Chương 6: Chọn công suất động §6.1 Khái niệm chung (tr178) §6.2 Các tiêu chất lượng chọn công suất động (tr181 §6.3 Chọn động điện không điều chỉnh tốc độ (tr184) §6.4 Chọn động điện có điều chỉnh tốc độ (tr191 §6.5 Kiểm nghiệm cơng suất động điện (tr194) Chương 7: Hệ thống điều khiển tự động TĐĐ §7.1 Các nguyên tắc điều khiển tự động §7.2 Các mạch bảo vệ tín hiệu hóa (tr218) Tài liệu tham khảo Mục lục (tr202) TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơ sở Truyền động điện tự động, tập & 2, Bùi Đình Tiếu - Phạm Duy Nhi, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, 1982 Cơ sở Truyền động điện tự động, M.G TSILIKIN M.M.XOCOLOV - V.M.TEREKHOV - A.V.SINIANXKI, người dịch Bùi Đình Tiếu - Lê Tòng - Nguyễn Bính, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1977 Truyền động điện, Bùi Quốc Khánh - Nguyễn Văn Liễn Nguyễn Thị Hiền, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1998 Điều chỉnh từ động truyền động điện, Bùi Quốc Khánh Phạm Quốc Hải - Nguyễn Văn Liễn - Dương Văn Nghi, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1998 Trang bị điện - điển tử máy gia công kim loại, Nguyễn Mạnh Tiến - Vũ Quang Hồi, NXB Giáo dục, 1994 Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung, Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh, NXB Giáo dục, 1994 Phân tích tổng hợp hệ thống điều khiển tự động truyền động điện, Trịnh Đình Đề, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1993 Điện tử cơng suất, Nguyễn Bính, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 1995 Mạch số, Nguyễn Hữu Phương, NXB Thống kê, 2001 10 Giáo trình Truyền động điện, PGS TS Bùi Đình Tiếu, NXB Giáo dục, 2004 ... truyền động điện tự động động điện chiều, động điện xoay chiều, động bước, v.v - Theo mức độ tự động hóa có hệ truyền động khơng tự động hệ truyền động điện tự động Trang - Ngồi ra, có hệ truyền động. .. hệ truyền động điện tự động điều khiển số, hệ truyền động điện tự động điều khiển tương tự, hệ truyền động điện tự động điều khiển theo chương trình - Theo đặc điểm truyền động ta có hệ truyền. .. có hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh mô men, lực kéo, hệ truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí Trong hệ hệ truyền động điện tự động nhiều động