: Công suất định mức của động cơ = 1.5 KW : Điện áp đinh mức phần ứng = 272 V : Tốc đo quay định mức = 1552 v/ph : Hiệu suất danh định của đọng cơ = 90 L : Điện cảm phần ứng = 0.2H : Hằng số thời gian máy biến dòng = 0.002 s : Hằng số thời gian bộ chỉnh lưu = 0.0025 s : Hằng số thời gian mạch điều khiển mạch chỉnh lưu = 0.0001 s : Hằng số thời gian máy phát tốc = 0.001 s Các phương trình phản ứng phần ứng đọng cơ điện 1 chiều: : Điện áp phần ứng : Sức điện đông phần ứng : Điện trở mạch phần ứng : Điện trở phụ trong mạch phần ứng : Dòng điện trong mạch phần ứng : Điện trở cuộn dây phần ứng : Điện trở cực từ phụ : Điện trở cuộn bù
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** BÀI THÍ NGHIỆM 1: TỔNG HỢP MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN I.TỔNG HỢP MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN: Hình 1: sơ đồ mạch vòng điêu chỉnh dòng điện Trong đó: u u u L T R = : Hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng u v k ud s R R R R R= + + + u b k ud L L L L= + + i s K R= : Điện trở của sensor i s T R C= : Hằng số thời gian của sensor dòng điện Viết gọn lại ta có sơ đồ như trên hình 2 ,ta có hàm truyền của đối tượng điều khiển của mạch vòng điều chỉnh dòng điện: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: (1 ) i i K pT+ 1/ (1 ) u u R pT+ KΦ ΚΦ Jp 1 KΦ id U i U ( ) dk U p d U ( )+ ( )− ω ( )− BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Từ sơ đồ trên hình 1 và hình 2 ta có hàm truyền của đối tượng điều khiẻn của mạch vòng điều chỉnh dòng điện : 1 ( ) . / ( ) (1 )(1 )(1 ) i cl i u oi dk dk u U p K K R S p U p pT pT pT ( ) = = + + + (1) Trong đó: dk T ≈ 100 sµ , 2.5v X ms≈ 2.5 , u T ms≈100 Thay si i v dk T T T T= + + << u T , bỏ qua các hệ số bậc cao ta có : . / (1 )(1 ) cl i u oi si u K K R S p pT pT ( ) = + + (2) Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu môdul ta có hàm truyền của hệ thống kín như sau: 2 2 1 ( ) 1 2 2 oMi F p p p = + τ + τ (3) Mặt khác trên hình 2 ta có: ( ). ( ) 1 ( ). i oi oMi i oi R p S F p R p S = + ⇒ ( ) . oMi i oi oMi oi F R p S F S = − ⇒ 2 2 2 2 1 1 2 2 ( ) . / 1 (1 ) (1 )(1 ) 1 2 2 i cl i u si u p p R p K K R pT pT p p + τ + τ = − + + + τ + τ Chọn τ = min( si T , u T ) = si T Vậy ta có hàmh truyền của bộ điều chỉnh dòng điện : 1 . 1 ( ) (1 ) 2 . . . / 2. . . u u u i cl i si u cl i si u pT R T R p p K K T R K K T pT + = = + (4) ( ) i R p là khâu tích phân ti lệ (PI). Kết quả khi tổng hợp mạch vòng dòng điện bằng tiêu chuẩn tối ưu môdul ta có : ( ) oMi F p ( ) ( ) i id U p U p = = 2 2 1 1 2 2 si si T p T p+ + (5) Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: i R oi S id U ( )− ( )I p ( ) i U p BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU KÍCK TỪ ĐỘC LẬP VÀ TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH BẰNG PHẦN MỀM MATLAB CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC dm P : Công suất định mức của động cơ = 1.5 KW dm U : Điện áp đinh mức phần ứng = 272 V dm n : Tốc đo quay định mức = 1552 v/ph dm η : Hiệu suất danh định của đọng cơ = 90 % L : Điện cảm phần ứng = 0.2H i T : Hằng số thời gian máy biến dòng = 0.002 s v T : Hằng số thời gian bộ chỉnh lưu = 0.0025 s dk T : Hằng số thời gian mạch điều khiển mạch chỉnh lưu = 0.0001 s T ω : Hằng số thời gian máy phát tốc = 0.001 s Các phương trình phản ứng phần ứng đọng cơ điện 1 chiều: ( ) u u u u f U E I R R= + + u U : Điện áp phần ứng u E : Sức điện đông phần ứng u R : Điện trở mạch phần ứng f R : Điện trở phụ trong mạch phần ứng u I : Dòng điện trong mạch phần ứng u u cf b ct R r r r r= + + + u r : Điện trở cuộn dây phần ứng cf r : Điện trở cực từ phụ b r : Điện trở cuộn bù ct r : Điện trở tiếp xúc chổi than . 2 u pN E K a = Φ ω = .Φ.ω π p : số đôi cực N : số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phấn ứng Φ : từ thông ω :tốc độ góc 2 pN K a = π hệ số cấu tạo của động cơ . . u e E K n = Φ n : tốc độ rôto 2 60 9,55 n nπ ω = = (6) Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** dm ω = rad/s162 55.9 1552 55.9 == dm n (7) e K = 9,55 K = 0.105K (8) Phương trình đặc tính cơ điện : 2 ( u f u u R R U I K K + ω = − Φ Φ) Phương trình đặc tính cơ : 2 ( u f u R R U M K K + ω = − Φ Φ) (9) Trong đó : dt u M I K = Φ dt M = co M = M Tính mômen định mức: . dm dm dm P M= ω ⇒ dm dm dm P M = ω = Nm 58.9 162 1552 = ⇒ dm dm dm P I U = = A 71.5 272 1552 = (10) ⇒ dm dm M K I Φ = = 7.1 71.5 58.9 = (11) Tính gần đúng u R theo cong thức : 0,5(1 ) dm u dm dm U R I = − η = 3.2 95.5 272 )9,01(5.0 Ω=− u b k ud L L L L= + + = 0.2H ⇒ u u u L T R = : Hằng số thời gian phần ứng ⇒ u T = s 0,087 3.2 2.0 = (12) Từ sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tốc độ trên hình 2-3 ta có: . dm cl dk U K U= Chọn dk U = 10V ta có : cl K = dm dk U U = 27 10 272 = (13) Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện : . 1 (1 ) 2. . . u u i cl i si u R T R K K T pT = + (14) si i v dk T T T T= + + =0.002+0.0025+0.0001=4.6* 3 10 − s u T =0.087 s u R =2.3 Ω cl K =27 Chọn id U = 7V id i dm U K I = = 23.1 71.5 7 = (15) ⇒ i R = ) p*087.0 1 1( 655.0) p*087.0 1 1( 10*6.4*23.1*27*2 087.0*3.2 3 +=+ − (16) 2 ( u c JR T K = Φ) = 2 )7.1( 3.2*45.2 =2 s (17) 2 ( u c R T KΦ) = 6765.0 2*7.1 3.2 = (18) Sơ đồ mô phỏng mạch vòng dòng điện có thể dùng mô hình sau: Với step có thể như sau: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** BÀI THÍ NGHIỆM 2: TỔNG HỢP MẠCH VÒNG TỐC ĐỘ Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Kết quả khi tổng hợp mạch vòng dong điện bằng tiêu chuẩn môdul tối ưu ta có: ( ) oMi F p ( ) ( ) i id U p U p = = 2 2 1 1 2 2 si si T p T p+ + (19) Vậy sơ đồ cấu trúc của hệ diieù chỉnh tốc đọ còn lai như tren hình 3, trong đó ta lấy hàm truyền đạt của mạch vòng dòng điện là khâu quán tính bậc nhất, bỏ qua các bậc cao. Hình 3 : Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ I.TỔNG HỢP MẠCH VÒNG TỐC ĐỘ: Viết gọn sơ đồ hình 2-3 ta có sơ đồ mạch vòng điều chỉnh tốc độ như hình 2-4 : ( ) (1 ) u o i c s R K S p K K T pT ω ω ω ( ) = Φ + (20) Với : 2 s i s T T T T ω ω ω = + → rất nhỏ Áp dụng tiêu chuẩn môdul tối ưu: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: R ω 1 1 2 ) si T p+ ( ). u c R K T pΦ 1 ) K T p ω ω + d U ω U ω ( )− ( ) i U p ω id U R ω o S ω d U ω ( )U p ω pω( ) ( )− BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Hình 4 2 2 1 ( ) 1 2 2 OM F p p p ω = + τ + τ (21) ( ) . oM o oM o F R p S F S ω ω ω ω ω = − 2 2 2 2 1 1 2 2 ( ) . 1 (1 ) .( ). (1 ) 1 2 2 u i c s p p R p R K K K T p T p p ω ω ω + τ + τ = − Φ + + τ + τ 1 ( ) . .2 (1 ) .( ). (1 ) u i c s R p R K p p K K T p T ω ω ω = τ + τ Φ + Chọn τ = s T ω ta có: ( ( ) . .2. i c u s K K T R p R K T ω ω ω Φ) = (22) Vậy khâu này là khâu tỉ lệ (P) Tiêu chuẩn này được sử dụng khi hê thống khởi động đã mang tải,lúc đó ta không coi c T là nhiều nữa. Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu đói xứng môdul : 2 2 3 3 1 4 ( ) 1 4 8 8 ODx p F p p p p + τ = + τ + τ + τ (23) ( ) . oMi o oMi F R p S F S ω ω ω ω = − ⇒ 2 2 3 3 2 2 3 3 1 4 1 4 8 8 ( ) . 1 4 (1 ) .( ). (1 ) 1 4 8 8 u i c s p p p p R p R K p K K pT pT p p p ω ω ω + τ + τ + τ + τ = + τ − Φ + + τ + τ + τ Chọn ω τ = s T ω ta có: 2 2 1 4 ( ) . .8 .( ) s u i c T p R p R K p K K T ω ω ω + = τ Φ (24) Vậy R ω lá khâu tỉ lệ,tích phân (PI). Đó lá khâu vô sai cấp 2 đối với đại lưọng đặt và vô sai cấp 1 đối với đại lượng nhiễu c I . Sau khi tổng hợp ra các bộ điều chỉnh , ta có sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều như hình 5 Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Hình 5 : Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động T-Đ II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ TRUYẾN ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ MỘT CHIỀUVÀ MÔ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH BẰNG PHẦN MẾM MATLAB Cũng trên hình 3 ta có: . d U K ω ω = ω Chọn : d U ω = 10V ⇒ K ω = 062.0 162 10 = (25) Trong công thức (2-14) ta có : 2 s si T T ω ω Τ = + Với sω Τ =1ms , si T =4,6. 3 10 − s c T = 2 ( ) u JR KΦ = 2 7.1 3.2*45.2 =2 s (26) ⇒ T ϖ S =10 3 − +4.6*10 3 − =5.6*10 -3 s Khi tổng hợp mạch vòng tôc độ theo tiêu chuẩn môdul tối ưu ta có: .( ). ( ) . .2 i c u s K K T R p R K ω ω ω Φ = Τ = 3 10*6.5*2*062.0*6.2 2*7.1*23.1 − =2316 (27) ( ). u c R K TΦ = 2*7.1 3.2 =0.6765 (28) Khi tổng hợp mạch vòng tốc độ theo tiêu chuẩn môdul đối xứng ta có: 2 . ( ) . .8. .( ). s u s i c p R p R K p K K T ω ω ω ω 1+ 4Τ = Τ Φ (Khâu PI) Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: R ω 1 1 2 si T p+ i K 1 ( ). u c R K T pΦ 1 ) K T p ω ω + d U ω ( )U p ω ( )− ( ) i U p pω( ) BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** ⇒ 2339 *10*855.0 1 *10*855.0 *02.01 *)10*6.5(*8* 2*7.1*23.1 062.0*3.2 *10*6.5*41 )( 55 23 3 += + = + = −− − − pp p p p pR ω Mô phỏng hệ điều khiển tốc đọ khi dùng Simulink a) Bộ điều chỉnh tốc đọ tổng hợp theo tiêu chuẩn môdul đối xứng(PI) Sơ đồ mô phỏng tốc độ khi tổng hợp theo phương pháp môdul đối xứng sử dụng bộ điều chỉnh tương tự PI Trong đó Tốc độ đặt được khai báo: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 10 . )I p ( ) i U p BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU KÍCK. 11 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Dòng điện: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 8/12/2013 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 12 BÁO CÁO