Giáo trình truyền động điện tự động

ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động ThS khơng công minh môn: tự động - đo lờng - khoa điện trờng đại học bách khoa đà nẵng giáo trình truyền động điện tự động (Lu hành nội bộ) Đà nẵng 2005 ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Chơng 1: lời nói đầu Để phục vụ kịp thời cho việc học tập giảng dạy sinh viên giáo viên khoa Điện trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng nh sinh viên trung tâm, làm tài liệu tham khảo cho kỹ s điện ngành có liên quan, 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; phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ, hệ 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 nh: 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 chơng: Chơng 1: Khái niệm chung hệ truyền động điện tự động Chơng 2: Đặc tính động điện Chơng 3: Điều chỉnh tốc độ động điện theo thông số Chơng 4: Điều chỉnh tốc độ hệ "Bộ biến đổi - Động điện" Chơng 5: Quá trình độ hệ thống truyền động điện Chơng 6: Tính chọn công suất động Nội dung giáo trình (Phần 2) gồm chơng: Chơng 1: Khái niệm chung hệ thống điều khiển tự động truyền động điện (HT ĐKTĐ TĐĐ) Chơng 2: Những nguyên tắc điều khiển tự động Chơng 3: Các mạch bảo vệ tín hiệu hóa Chơng 4: Phần tử điều khiển logic - số Chơng 5: Tổng hợp hệ ®iỊu khiĨn logic Kh¸i niƯm chung vỊ hƯ trun ®éng điện tự động Đ 1.1 Mục đích yêu cầu: + Nắm đợc cấu trúc chung hệ thống truyền động điện tự động (HT-TĐĐTĐ) + Nắm đợc đặc tính loại động hệ thống truyền động điện tự động cụ thể + Phân tích đợc phơng pháp điều chỉnh tốc độ động vấn đề điều chỉnh tốc độ hệ biến đổi - động + Khảo sát đợc trình độ HT-TĐĐTĐ với thông số hệ phụ tải + Tính chọn phơng án truyền động nắm đợc nguyên tắc để chọn công suất động điện + Nắm đợc nguyên tắc điều khiển tự động HTTĐĐTĐ + Phân tích đánh giá đợc mạch điều khiển tự động điển hình máy hệ thống có sẵn + Nắm đợc nguyên tắc làm việc phần tử điều khiển logic + Tổng hợp đợc số mạch điều khiển logic + Thiết kế đợc mạch điều khiển tự động máy hệ thống theo yêu cầu công nghệ Do hạn chế thông tin nh khả nên nội dung giáo trình chắn nhiều vấn đề cần hoàn thiện Rất mong bạn đồng nghiệp ®éc gi¶ ®ãng gãp ý kiÕn Th− gãp ý xin gửi cho ThS Khơng Công Minh, Giáo viên khoa điện, Trờng đại học Bách khoa, Đại học Đà nẵng Tác giả Trang ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Cấu trúc hệ TĐĐ TĐ gồm phần chính: Đ 1.2 Cấu trúc phân loại hệ thèng trun ®éng ®iƯn tù ®éng (t®® t®) 1.2.1 CÊu tróc cđa hƯ thèng trun ®éng ®iƯn tù ®éng: * Định nghĩa hệ thống truyền động điện tự động: + 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, nh gia công truyền tín hiệu thông tin để điều khiển trình biến đổi lợng theo yêu cầu công nghệ * Cấu trúc chung: Phần điện Ths Khơng Công Minh Phần - Phần lực (mạch lực): từ lới điện nguồn điện cung cấp điện đến biến đổi (BBĐ) động điện (ĐC) truyền động cho phụ tải (MSX) Các biến đổi nh: biến đổi máy ®iƯn (m¸y ph¸t ®iƯn mét chiỊu, xoay chiỊu, m¸y ®iƯn khuếch đại), biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà), biến đổi điện tử, bán dẫn (Chỉnh lu tiristor, điều áp chiều, biến tần transistor, tiristor) Động có loại nh: động chiều, xoay chiều, loại động đặc biệt - Phần điều khiển (mạch điều khiển) gồm cấu đo lờng, điều chỉnh tham số công nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công nghệ cho ngời 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 hƯ thèng trun ®éng ®iƯn tù ®éng: L−íi Bb® msx đc R Rt k kt vh gn Hình 1-1: Mô 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 công nghệ; GN: Mạch ghép nối; VH: Ngời vận hành Trang - Truyền động điện không ®iỊu chØnh: th−êng chØ cã ®éng c¬ nèi trùc tiÕp với lới điện, quay máy sản xuất với tốc ®é nhÊt ®Þnh - Trun ®éng cã ®iỊu chØnh: t thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta có hệ trun ®éng ®iƯn ®iỊu chØnh tèc ®é, hƯ trun ®éng 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 ®iƯn tù ®éng ®iỊu khiĨn sè, hƯ trun ®éng ®iƯn tự động điều khiển tơng tự, hệ truyền động điện tự động điều khiển theo chơng trình - Theo ®Ỉc ®iĨm trun ®éng ta cã hƯ trun ®éng ®iƯn tự động động điện chiều, động điện xoay chiều, động bớc, v.v - Theo mức độ tự động hóa có hệ truyền động không tự động hệ truyền động điện tự động - Ngoài ra, có hệ truyền động điện không đảo chiều, có đảo chiều, hệ truyền động đơn, truyền động nhiều động cơ, v.v Trang ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Đ 1.3 ĐặC TíNH CƠ CủA MáY SảN XUấT Và ĐộNG CƠ 1.3.1 Đặc tính máy sản xuất: Ths Khơng Công Minh c + 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 đợc biếu diễn dới dạng biểu thức tổng quát: Mc = Mco + (Mđm - Mco) ⎜⎜ ⎝ ωđm ⎠ ω d e ω M'c Mc Mc M M f ω®m q M'c (1-1) Trong đó: Mc - mômen ứng với tốc độ Mco - mômen ứng với tốc độ = Mđm - mômen ứng với tốc độ định mức đm + Ta có trờng hợp số mũ q ứng với tải: Khi q = -1, mômen tỷ lệ nghịch với tốc độ, tơng ứng cấu máy tiện, doa, máy dây, giấy, (đờng c hình 1-2) Đặc điểm loại máy tốc độ làm việc thấp mômen cản (lực cản) lớn Khi q = 0, Mc = Mđm = const, tơng ứng cấu máy nâng hạ, cầu trục, thang máy, băng tải, cấu ăn dao máy cắt gọt, (đờng d hình 1-2) Khi q = 1, mômen tỷ lệ bậc với tốc độ, tơng ứng cấu ma sát, máy bào, máy phát chiều tải trở, (đờng e hình 1-2) Khi q = 2, m«men tû lƯ bËc hai víi tèc độ, tơng ứng cấu máy bơm, quạy gió, máy nén, (đờng f hình 1-2) + Trên hình 1-2a biểu diễn đặc tính máy sản xuất: Trang Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Mđm a) M b) c) Hình 1-2: a) Các dạng đặc tính máy sản xuất c: q = -1; d: q = 0; e: q = 1; f: q = b) Dạng đặc tính máy sản xuất có tính c) Dạng đặc tính máy sản xuất có tính phản kháng + Ngoài ra, số máy sản xuất có đặc tính khác, nh: - Mômen phụ thuộc vào góc quay Mc = f() mômne phụ thuộc vào đờng Mc = f(s), máy công tác có pittông, máy trục cáp cân có đặc tính thuộc loại - Mômen phụ thuộc vào số vòng quay đờng Mc = f(,s) nh loại xe điện - Mômen phụ thuộc vào thời gian Mc = f(t) nh máy nghiền đá, nghiền quặng Trên hình 1-2b biểu diễn đặc tính máy sản xuất có mômen cản dạng Trên hình 1-2c biểu diễn đặc tính máy sản xuất có mômen cản dạng phản kháng Trang ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 1.3.2 Đặc tính động điện: + Đặc tính động điện quan hệ tốc độ quay mômen động cơ: M = f() + Nhìn chung có loại đặc tính loại động đặc trng nh: động điện chiều kích từ song song hay độc lập (đờngc), động điện chiều kích từ nối tiếp hay hỗn hợp (đờngd), động điện xoay chiều không đồng (đờnge), đồng (đờngf), hình 1-3 f e Ths Khơng Công Minh = M M ; đặc tính tuyến tính thì: = ; Hoặc theo hệ đơn vị tơng đối: * = Hoặc tính theo đồ thị: = Trong đó: c d + m tỉ lệ xích trục tốc độ + Đặc tính tự nhiên: đặc tính có đợc động nối theo sơ đồ bình thờng, không sử dụng thêm thiết bị phụ trợ khác thông số nguồn nh động định mức Nh động có đặc tính tự nhiên + Đặc tính nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh: đặc tính nhận đợc thay đổi thông số nguồn, động nối thêm thiết bị phụ trợ vào mạch, sử dụng sơ đồ đặc biệt Mỗi động có nhiều đặ tính nhân tạo (1-2a) dM * ; d* (1-2b) Trong đó: M lợng sai phân mômen tốc độ tơng ứng; M* = M/Mđm ; * = /đm ; * = ω/ωcb + mM lµ tØ lƯ xÝch cđa trơc mômen M Hình 1-3: Các đặc tính bốn loại động điện * Thờng ngời ta phân biệt hai loại đặc tính cơ: Giáo Trình: Truyền động điện Tự động + góc tạo thành tiếp tuyến với trục điểm xét đặc tính mM tg ; (hình 1- 4) m (1-3) m XL mM M() M Hình 1- 4: Cách tính độ cứng đặc tính đồ thị + Động không đồng có độ cứng đặc tính thay đổi giá trị ( > 0, < 0) + Động đồng có đặc tính tuyệt đối cứng ( ) 1.3.3 Độ cứng đặc tính cơ: + Động chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tính cứng ( 40) + Đánh giá so sánh đặc tính cơ, ngời ta đa khái niệm độ cứng đặc tính đợc định nghĩa: + Động chiều kích từ độc lập có độ cứng đặc tÝnh c¬ mỊm (β ≤ 10) Trang Trang ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Đ 1.4 CáC TRạNG THáI LàM VIệC CủA Hệ TĐĐTĐ + Trong hệ truyền động điện tự động có trình biến đổi lợng điện thành ngợc lại Chính trình biến đổi định trạng thái làm việc hệ truyền động điện Có thể lập Bảng 1-1: TT Biểu đồ công suất Pđiện Pcơ P =0 = Pđiện Pđ - Động P Pđ P ∆P 0 Pc ∆P = P® - Pc ; Ths Khơng Công Minh i - hiệu suất hộp tốc ®é i= ω - gäi lµ tû sè trun cđa hộp tốc độ lv Trang 11 ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trong đó: Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trong đó: Jqđ - mômen quán tính quy đổi trục động * Nếu chuyển động tịnh tiến lực quy đổi: M cqõ = Ths Khơng Công Minh Flv . Đ - tốc độ góc trục động (1-8) JĐ - mômen quán tính động = i.t - hiệu suất truyền lực Ji - mômen quán tính bánh thứ i t - hiệu suất tang trống mj - khối lợng quán tính tải träng thø j ii = ω/ωi - tØ sè truyÒn tèc ®é tõ trơc thø i ρ = ω/vlv - gọi tỷ số quy đổi = /vj - tỉ số quy đổi vận tốc tải trọng - Khi lợng truyền từ máy sản xuất đến động c¬: Ptr = Pc - ∆P * VÝ dơ: S¬ đồ truyền động cấu nâng, hạ : (tự chứng minh) 1.5.2 Quy đổi mômen quán tính khối lợng quán tính: Jđ , Mđ , đ + Điều kiện quy đổi: bảo toàn động tích luỹ hÖ thèng: c i, ηi d n W= ∑W (1-9) i ωt , Jt , Mt , ηt ω 2 Chun ®éng quay: W = J Chuyển động tịnh tiến: W = m f (1-10) vlv,Flv v2 G (1-11) NÕu sư dơng s¬ đồ tính toán phần dạng đơn khối, áp dụng điều kiện ta có: n v ω2 ωi2 q = J ⋅ + ∑ Ji ⋅ + ∑mj ⋅ j J qâ ⋅ 2 2 1 Hình 1- 6: Sơ đồ động học cấu nâng hạ c động điện; d hộp tốc độ; e tang trống quay; f tải trọng ⇒ n jqâ = J  + ∑ m Ji + ∑ 2j ii ρj (1-12) Ta cã: J qâ = J  + ∑ q Trang 12 e (1-13) Trong ®ã: it = Ji Jt m j + + i i2 i 2t ρ 2j (1-14) ω - tØ sè trun tèc ®é từ trục tang trống t Trang 13 ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Đ 1.6 PHƯƠNG TRìNH ĐộNG HọC CủA Hệ TĐĐ TĐ + Là quan hệ đại lợng (, n, L, M, ) víi thêi gian: r r d (Jω) Mi = ∑ dt i =1 (1-15) + NÕu coi m«men động sinh mômen cản ngợc chiều nhau, J = const, ta có phơng trình dới d¹ng sè häc: M − Mc = J dω dt (1-16) * Nếu chọn lấy chiều tốc độ làm chuẩn thì: M(+) M M(-) M↑↓ω Cßn Mc(+) Mc↑↓ω; Mc(-) Mc↓↓ω Nh− ë nêu, M = Mc hệ TĐĐTĐ làm việc xác lập Điểm làm việc xác lập giao điểm đặc tính động điện (M) với đặc tính máy sản suất (Mc) Tuy nhiên giao điểm hai đặc tính điểm làm việc xác lập ổn định mà phải có điều kiện ổn định, ngời ta gọi ổn định tĩnh hay làm việc phù hợp động với tải Để xác định điểm làm việc, dựa vào phơng trình động học: Theo hệ đơn vị SI: M(N.m); J(kg.m2); (Rad/s); t(s) Theo hÖ kü thuËt: M(KG.m); GD(KG.m2); n(vg/ph); t(s): M − Mc = GD dn ⋅ 375 dt (1-17) J J dn 9,55 dt d Mômen động: Mđg = M − M c = J dt d ⎡⎛ ∂M ⎞ ⎛ ∂M c ⎞ ⎤ = ⎜ ⎟ ⋅ (ω − ωx ) ⎟ −⎜ dt ⎢⎣⎝ ∂ω ⎠ x ⎝ ∂ω ⎠ x ⎥⎦ ⎛ ∂M ⎞ ⎛ ∂M c ⎞ ⎟ → hƯ tăng tốc dt (M) B M d < hệ giảm tốc dt - Khi Mđg = hay M = Mc , th× dω/dt = → hệ làm việc xác lập, hay hệ làm việc ổn định: = const Trang 14 (1-22) Từ phơng trình (1-19) ta thấy rằng: - Khi Mđg > hay M > Mc , th× (1-21) * VÝ dơ: Xét hai điểm giao đặc tính cơ: (1-19) (1-20) Ngời ta xác định đợc điều kiện xác lập ổn định là: Theo hệ hỗn hợp: M(N.m); J(kg.m2); n(vg/ph); t(s): M Mc = Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Đ 1.7 ĐIềU KIệN ổN ĐịNH TĩNH CủA Hệ TĐĐ TĐ n Dạng tổng quát: Ths Khơng Công Minh (MC) c Hình 1- 7: Xét điểm làm việc ổn định Trang 15 ThS Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Tại điểm khảo sát ta thấy ba điểm A, B, C điểm làm việc xác lập ổn định Điểm D điểm làm việc không ổn định Trờng hợp: A: < c < c = xác lập ổn định B: > c > c1 = không ổn định Đ 1.8 ĐộNG HọC CủA Hệ TĐĐ TĐ Trong hệ TĐĐ TĐ có thiết bị điện + cơ, phận có nhiệm vụ chuyển từ động đến phận làm việc máy sản xuất đợc biến thành công hửu ích Động điện có phần điện (stato) phần (roto trục) BĐ ĐC TL MSX Ths Khơng Công Minh Tính đàn hồi lớn xuất hệ thống có mạch động học dài không chứa phần tử đàn hồi Sự biến dạng phần tử nhỏ nhng số phần tử lớn nên toàn máy trở nên đáng kể Trong trờng hợp phần khí hệ thay tơng đơng mẫu học đơn khối mà phải thay mẫu học đa khối, hình 9b MĐ Mđh J1 Động ĐK Phần Hình 1- 8: Sơ đồ cấu trúc hệ TĐĐ TĐ Phần phụ thuộc vào kết cấu, vật liệu loại máy, chúng đa dạng phức tạp, phải đa dạng điển hình đặc trng cho loại, phần có dạng tổng quát đặc trng gọi mẫu học truyền động điện Mẫu học (đơn khối) vật thể rắn quay xung quanh trục với tốc độ động cơ, có mômen quán tính J, chịu tác động mômen động (M) mômen cản (Mc), hình M Hình 1- 9: Mẫu học J Khâu đàn hồi a) M Phần điện Giáo Trình: Truyền động điện Tự động MC F1 J2 Fđh Máy sản xuÊt J® K m2 F2 F®h b) JC MC ωC c) Hình 1- 10: Mẫu học đa khối hệ chuyển động quay (a), chuyển động tịnh tiến (b) có khâu khí đàn hồi, hệ trục mềm đàn hồi (c) Nếu quy đổi mômen mômen quán tính trục tốc độ (động máy sản xuất) phần lớn trờng hợp hệ truyền động có khâu đàn hồi phần thay tơng đơng mấu học đa khối gồm khâu: khâu gồm rôto phần ứng động với phần tử nối cứng với động nh hộp tốc độ, trống tời v.v ; khâu khâu đàn hồi không quán tính; khâu khâu máy sản xuất; nh hình 1- 9b Trong Mđh mômen đàn hồi Mc Trang 16 m1 Khâu đàn hồi Trang 17 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Còn trạng thái hãm động kích từ độc lập, dòng điện chiều Imc không đổi nên dòng xoay chiều đẳng trị không đổi, nguồn cấp cho stato nguồn dòng Mặt khác, tổng trở mạch rôto hãm phụ thuộc vào tốc độ nên dòng rôto I2 dòng từ hóa Ià thay đổi, nên từ thông stato thay đổi theo tốc độ Ths Khơng Công Minh Từ sơ đồ thay ta có: E '2 I = ' ⎛ R '2 Σ ⎜⎜ * ⎝ ω X’2 I1 ’ R2/ ω Xµ ’ E2 I = ' Hay: I’2 * R’2f / ω* ⎞ ⎟⎟ + X '22 ⎠ = E '2 ω* R '22Σ + (X '2 ω* ) I µ X µ ω* R '22Σ + (X '2 ω* ) (2-96) (2-97) R '2 Σ = R '2 + R '2f Trong đó: Ià Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Theo đồ thị vectơ ta có: I12 = (I µ + I '2 sin ϕ ) + (I '2 sin ϕ ) ; Hình 2-40: Sơ đồ thay hãm động ĐK Trong chế độ làm việc động ĐK, độ trợt s tốc độ cắt tơng đối dẫn rôto với từ trờng stato, trạng thái hãm động đợc thay tốc độ tơng ®èi: ω ω = ωo * I12 = I µ2 + I '22 + 2I µ I '2 sin ϕ ) ; Hay (2-98) Trong ®ã: sin ϕ = (2-95) X '2 ω* R '22Σ + (X '2 ω* ) (2-99) Thay I '2 vµ sinφ2 vào (2-98), ta có: I1 Từ sơ đồ thay hình 2-39, ta có đồ thị vectơ dòng điện nh hình 2-41 I2 Ià E2 Hình 2-41: Đồ thị vectơ dòng điện HĐN Trang 78 I =I + 2 µ I µ2 X µ2 ω*2 R '22Σ + (X '2 ω* ) + 2I µ2 X µ X '2 ω*2 R '22Σ + (X '2 ω* ) (2-100) Tõ ®ã rót ra: ω* = R '2 Σ ⎛ I1 ⎞ ⎜ ⎟ −1 ⎜I ⎟ ⎝ µ⎠ ⎛ I1 ⎞ '2 ' (X + X µ ) − ⎜ ⎟ X ⎜I ⎟ ⎝ µ⎠ Trang 79 (2-101) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Từ biểu thức (2-98) ữ (2-100), sau biến đổi ta có: Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động (2-102) Các đờng đặc tính hãm động đợc biểu diễn nh hình 2-42 Trên đó: đờng (1) (2) có điện trë R '2 Σ (1) = R '2 Σ ( 2) nhng có Mth2 > Mth1 nên dòng chiều tơng ứng Imc2 > Imc1 Tơng tự nh xét động ĐK, ta xác định đợc mômen: Nh thay đổi nguồn chiều đa vào stato động hãm động thay đổi đợc mômen tới hạn I = ' I X µ ω* R '22Σ + (X '2 + X µ ) ω*2 R '2 Σ 3I ω2 M= ωo '2 Hay: M= '2 ' 2Σ 3I X µ R ω ω0 * ωo [R '22Σ + (X '2 + X µ ) ω* ] (2-104) Đờng cong M = f(*) đợc khảo sát tơng tự nh với đờng cong đặc tính động ĐK cho ta kết quả: R '2Σ ω = X µ + X '2 * th M th th = Vµ: M= ω* ω (2-103) (2-105) (3) (2) (1) HĐN M c( ) A (đ/c) *th2 *th1 Mth2 Mth1 M Hình 2-42: Đặc tính động ĐK HĐN-KTĐL 3I X µ 2ωo (X µ + X '2 ) 2M th th ω* ω*th + ω*th ω* (2-106) Cßn đờng (2) (3) có dòng điện chiỊu nh−ng ®iƯn trë R '2 Σ ( 2) < R '2 Σ ( 3) (2-107) Nh− vËy thay đổi điện trở phụ mạch rôto dòng ®iƯn mét chiỊu stato ®éng c¬ h·m ®éng thay đổi đợc vị trí đặc tính tính Biểu thức (2-107) phơng trình đặc tính động ĐK hãm động kÝch tõ ®éc lËp Ta thÊy r»ng, thay ®ỉi R2f R thay đổi, nên thay đổi, Mth = const, thay đổi dòng điện xoay chiều đẳng trị I1, nghĩa thay đổi dòng điện chiều Imc, mômen Mth thay đổi, *th = const ' 2Σ Trang 80 * th b) H·m động tự kích từ: Động hoạt động chế độ động (tiếp K kín, tiếp điểm H hở), cho K hở, H kín lại, động chuyển sang chế độ hãm động tự kích từ Khi đó, dòng điện Imc từ nguồn điện chiều bên ngoài, mà sử dụng lợng động thông qua chỉnh lu mạch rôto (hình 2-43a) tụ điện mạch stato Trang 81 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Giáo Trình: Truyền động điện Tù ®éng Tèc ®é tõ tr−êng quay: ωo = 1000/9,55 = 104,7 rad/s ~ K Mômen định mức: M đm = F Mh H MSX §K H + ω + + + R e2 Độ trợt định mức: s m = i2 Rđch F CL b) Hình 2-43: a)Sơ đồ nối dây ĐK HĐN TKT b) Sơ đồ nguyên lý tạo mômen hãm HĐN TKT Pm 1000 11.1000 = = 110,2 N.m 99,8 ωđm ωo − ωđm 104,7 99,8 = = 0,05 104,7 o Điện kháng mạch hóa Xà đợc xác định theo s.đ.đ dòng điện không tải stato (coi dòng không tải dòng tõ hãa): Xµ = a) E1.0 212 = = 11,05 Ω I1.0 19,2 (víi: E1.0 = K e E nmf = 1,84 200 = 212 V ) §iƯn kháng rôto qui đổi stato: X '2 = X K e2 = 0,27.1,84 = 0,92 Ω * Ví dụ 2-6: Hãy lựa chọn đặc tính hãm động xác định thông số mạch hãm, gồm dòng điện chiều Imc cấp vào cuộn dây stato điện trở phụ Rh nối vào mạch rôto động không đồng rôto dây quấn cho mômen hãm cực đại đạt đợc Mh.max = 2,5Mđm hiệu hãm cao Số liệu cho trớc: Động 11KW; 220V; 953vg/ph, = Mth/Mđm = 3,1; cosđm = 0,71; coso (không tải) = 0,24; I1đm = 28,4A; I1.0 (không tải) = 19,2A; R1 = 0,415; X1 = 0,465; E2nm(điện áp dây) = 200V; I2đm = 35,4A; r2 = 0,132Ω; X2 = 0,27Ω; vµ Ke = 1,84 * Giải: Trớc hết, xác định thêm thông số động cơ: Tốc độ định mức: m = Ths Khơng C«ng Minh n đm 953 = = 99,8 rad/s 9,55 9,55 Trang 82 Theo yêu cầu đề ta chọn đặc tính hãm động có mômen tới hạn là: Mth.đn = Mh.max = 2,5Mđm Tốc độ tới hạn *th chọn tốc độ hãm ban đầu: *th = *b = m / o Khi ta có đặc tính hãm đờng hình 2-38 Rõ ràng đặc tính có hiệu hãm thấp mômen giảm gần nh tuyến tính từ tốc độ ban đầu bđ = đm = Để cho việc hãm có hiệu cao, ta cần tạo đặc tính đảm bảo bao mét diƯn tÝch lín nhÊt gi÷a nã víi trơc tung đồ thị (vùng gạch sọc hình 2-44) Khi mômen hãm trung bình toàn trình hãm lớn Việc tính toán cho thấy đặc tính dạng có tốc độ tới hạn: *th tu = 0,407 Trang 83 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động R '2 t = ω*th (X µ + X '2 ) = 0,407.(11,05 + 0,92) = 4,87 Vậy đặc tính hãm động đợc chọn đờng (1) hình 2-44 Tơng ứng với giá trị trớc qui đổi lµ: R t = R '2 t / K e2 = 4,87 / 1,84 = 1,44Ω ω ω0 0,05 Vậy điện trở phụ cần nối vào mạch rôto là: bđ =đm Rh = R2t - r2 = 1,44 - 0,132 = 1,308 (1) 2.4.5 Đảo chiều động ĐK: (2) Giả sử động làm việc điểm A theo chiều quay thuận đặc tính tự nhiên thuận với tải Mc: *th.t M= Mh.max = Mth.®n M®m 3,1M®m M 2M th (1 + as th ) s s th + + 2as th s th s (2-108) Hình 2-44: Đặc tính TN đặc tính hãm ĐN Từ biểu thức mômen tới hạn hãm động (biểu thức 2106) ta rút biểu thức tính dòng điện xoay chiều đẳng trị I1: I1 = M th n 2o (X + X '2 ) 3X à2 A (đ/cT) sthT = 2,5.110,2.2.104,7.(11,05 + 0,92) = = 43,4A 3.11,05 Qua hệ số tỷ lệ A sơ đồ nối dây stato vào nguồn điện chiều hãm, ví dụ chọn sơ đồ bảng 2-2, ta có: A = = 0,815 , ta xác định đợc dòng điện chiều cần thiết: Imc = I1/A = 43,4/0,815 = 53A Tõ biĨu thøc cđa tèc ®é tíi hạn (2-74) ta xác định đợc giá trị điện trở mạch rôto hãm: Trang 84 ~ M c MSX sthN -0 ĐK R2f B (đ/cN) a) Mc M b) Hình 2-45: a) Sơ đồ nối dây ĐK đảo pha stato động ĐK b) Đặc tính làm việc thuận (A) ngợc (B) Trang 85 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Muốn đảo chiều động cơ, ta đảo chiều từ trờng stato (o), hay đảo thứ tự pha điện áp (u1) động ĐK (thờng đảo pha stato) Khi đảo chiều, dòng đảo chiều lớn nên phải cho thêm điện trở phụ vào mạch rôto để hạn chế Iđch Icp Khi động ĐK làm việc chiều ngợc lại Mth đảo dấu sth > nh hình 2-45: Động quay ngợc chiều tơng ứng với điểm B đặc tính tự nhiên bên ngợc, đặc tính nhân tạo ngợc Đ 2.5 ĐặC TíNH CƠ CủA động đồng (ĐĐB) 2.5.1 Đặc tính động ĐĐB: Khi đóng stato động đồng vào lới điện xoay chiều có tần số f1 không đổi, động làm việc với tốc độ đồng không phụ thuộc vào tải: Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Nh đặc tính động ĐĐB tong phạm vi mômen cho phép M Mmax đờng thẳng song song với trục hoành, với độ cứng = đợc biểu diễn hình -46 Tuy nhiên mômen vợt trị số cực đại cho phép M > Mmax tốc độ động lệch khỏi tốc độ đồng 2.5.2 Đặc tính góc động ĐĐB: Trong nghiên cứu tính toán hệ truyền động dùng động ĐĐB, ngời ta sử dụng đặc tính quan trọng đặc tính góc Nó phụ thuộc mômen động với góc lệch vectơ điện áp pha lới Ul vectơ sức điện động cảm øng E d©y quÊn stato tõ tr−êng mét chiều rôto sinh ra: M = f() 2f1 ω0 = p U1 (2-109) C Ulsinθ jixs ~ ω θ φ • φ-θ A B E • I ω0 MSX ĐKB Hình 2-47: Đồ thị vectơ mạch stato động ĐĐB Rđch + Uđk a) Mđm M b) Hình 2-46: Sơ đồ nối dây đặc tính động ĐĐB Trang 86 Đặc tính đợc xây dựng cách sử dụng đồ thị vectơ mạch stato vẽ hình 2-47 với giả thiết bỏ qua điện trở tác dụng cuộn dây stato (r1 0) Trên đồ thị vectơ hình 2-47: Ul - điện áp pha lới (V) E - sức điện động pha stato (V) Trang 87 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động I - dòng điện stato (A) Trang 88 - goác lệch Ul E; Khi = /2 ta có biên độ cực đại hình sin là: - góc lệch vectơ điện áp Ul dòng điện I Xs = xà + x1 - điện kháng pha stato tổng điện kháng ( ) mạch từ hóa xà điện kháng cuộn dây pha cña stato x1 Mm = 3EU l ω0 x s (2-116) Phơng trình (2-115) viết gọn hơn: M = Mmsin Từ đồ thị vectơ ta có: U l cos ϕ = E cos(ϕ − θ) (2-110) Từ tam giác ABC tìm đợc: cos( ) = CB U l sin θ = CA Ix s (2-111) U l sin θ Ix s (2-112) EU l sin θ xs (2-113) U1 cos ϕ = E Hay: U1I cos = Vế trái (2-113) công suất pha động EU l sin xs Mm = ữ 2,5 M m Những điều phân tích với động đồng cực ẩn mômen xuất rôto có kích từ Còn động ®ång bé cùc låi, sù ph©n bè khe hë không khí không rôto stato nên máy xuất mômen phản kháng phụ Do đặc tính góc có biến dạng nhiều, nh đờng nét đứt hình 2-48 (2-114) Mm 3/2 Mômen động c¬: P 3EU l M= = sin θ ω0 ω0 x s Động đồng thờng làm việc định møc ë trÞ sè cđa gãc lƯch θ = 20o ữ 25o Hệ số tải mômen tơng ứng là: M Vậy công suất pha động cơ: P=3 Mm đặc trng cho khả tảI động Khi tải tăng góc lệch pha tăng Nếu tải tăng mức > , mômen giảm M = Thay (2-110) vào (2-111) ta đợc: (2-117) /2 (2-115) (2-115) phơng trình đặc tính góc động ĐĐB Theo ta có đặc tính góc đờng cong hình sin nh hình 2-48 Hình 2-48: Đặc tính góc động đồng Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 89 Câu hỏi ôn tập Có thể biểu diễn phơng trình đặc tính động chiều kích từ độc lập dạng ? hảy viết dạng phơng trình ? Giải thích đại lợng phơng trình cách xác định đại lợng ? Vẽ dạng đặc tính điện đặc tính ĐMđl ? Đơn vị tơng đối ? Đơn vị tơng đối đại lợng điện, động ĐMđl đợc xác định nh ? Viết phơng trình đặc tính dạng đơn vị tơng đối ? ý nghĩa việc sử dụng phơng trình dạng đơn vị tơng đối ? Độ cứng đặc tính ĐMđl có biểu thức xác định nh ? Giá trị tơng đối ? Biểu thị quan hệ độ cứng với sai số tốc độ điện trở mạch phần ứng (theo đơn vị tơng đối) ý nghĩa độ cứng đặc tính ? Cách vẽ đặc tính ĐMđl ? Cách xác định đại lợng: Mđm, đm, 0, Inm, Mnm, để vẽ đờng đặc tính ? Có thông số ảnh hởng đến dạng đặc tính ĐMđl ? họ đặc tính nhân tạo thay đổi thông số ? Sơ đồ nối dây, phơng trình đặc tính, dạng họ đặc tính nhân tạo, nhận xét ứng dụng chúng ? Tại khởi động ĐMđl thờng phải đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng động ? Các dòng điện khởi động lớn nhỏ khởi động ĐMđl thờng khống mức ? Vẽ đặc tính khởi động ĐMđl với cấp điện trở khởi động ? Động ĐMđl có phơng pháp hãm ? Điều kiện để xảy trạng thái hãm ? Sơ đồ nối dây động thực trạng thái hãm ? ứng dụng thực tế trạng thái hãm ? Giải thích quan hệ chiều tác dụng đại lợng điện chiều truyền lợng hệ trạng thái hãm ? Sự khác động chiều kích từ nối tiếp với ĐMđl cấu tạo, từ thông, dạng đặc tính cơ, phơng pháp hãm ? Có nhận xét đặc điểm khả ứng dụng ĐMnt thực tế ? Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 90 Có thể biểu thị phơng trình đặc tính động không đồng biểu thức ? Viết phơng trình đó, giải thích đại lợng cách xác định đại lợng viết phơng trình dựng đặc tính ? 10 Cách vẽ đặc tính tự nhiên theo số liệu định mức catalo: dạng xác, dạng gần dạng tuyến tính hóa ? 11 Biểu thức xác định độ cứng đặc tính ? Biểu thị quan hệ độ cứng đặc tính với độ trợt định mức điện trở mạch rôto động ĐK ? 12 Có thông số ảnh hởng đến dạng đặc tính động ĐK ? Cách nối dây động ĐK để tạo đặc tính nhân tạo thay đổi thông số ? Dạng hộ đặc tính nhân tạo ứng dụng thực tế chúng ? 13 Vẽ dạng đặc tính khởi động động ĐK hai cấp tốc độ ? Khi khởi động động ĐK, đại lợng: hệ số trợt tới hạn, mômen tới hạn thay đổi nh ? Các biểu thức xác định đại lợng ? Thờng mômen khởi động lớn động ĐK mômen tới hạn động ? 14 Động ĐK có trạng thái hãm ? Cách nối dây động để thực trạng thái hãm điều kiện để xảy hãm ? Giải thích quan hệ lợng máy sản xuất (tải động cơ) động trạng thái hãm ? ứng dụng thực tế trạng thái hãm ? 15 Giải thích ý nghĩa đặc tính đặc tính goác động đồng ? Sự phụ thuộc mômen cực đại động với điện áp lới ? Mômen cực đại đặc tính góc có ý nghĩa nh với đặc tính động ĐĐB ? Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 91 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Chơng Điều chỉnh thông số đầu Hệ thống truyền động điện Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động + Đối với động điện đồng bộ, thông số đầu vào tần số dòng điện stato f1 c) Các phần tử điều khiển: Là thiết bị dụng cụ làm thay đổi thông số đầu vào Đ 3.1 kháI niệm chung: Chú ý, ngời ta thờng gọi việc điều chỉnh thông số đầu điều khiển động điện 3.1.1 Các định nghĩa: 3.1.2 Mục đích điều chỉnh thông số đầu động cơ: Hệ thống truyền động điện không làm nhiệm vụ biến đổi điện thành năng, mà điều khiển trình làm việc cấu công tác theo yêu cầu công nghệ máy sản xuất Yêu cầu công nghệ đợc đảm bảo hệ có khả đặt trớc thông số gia công cho tứng công đoạn, trì thông số với độ xác (nh tốc độ, mômen, gia tốc, ví trí cấu công tác ), cỡng thay đổi giá trị theo ý muốn, hạn chế giá trị chúng theo mức cho phép trình công nghệ theo khả độ bền, độ tải máy Tùy theo yêu cầu công nghệ máy sản xuất, việc điều chỉnh M, nhằm thực mục đích sau: + Thay đổi thông số theo quy luật yêu cầu, ví dụ thời gian khởi động tăng tốc động thang máy từ lên đến tốc độ ổn định, mômen lúc đầu phải tăng tuyến tuyến tính theo thời gian, sau giữ không đổi, cuối giảm tuyến tính M = Mc Các thông số gia công nói có liên quan đến mômen M tốc độ động điện, có mối quan hệ đợc định nghĩa: + Hạn chế thông số mức độ cho phép, ví dụ hạn chế dòng điện khởi động Ikđ Icp a) Các thông số đầu hay gọi thông số đợc điều chỉnh: + Tạo quy luật chuyển động cho cấu công tác (tức cho trục động cơ) theo quy luật cho trớc đầu vào với độ xác Đó mômen (M), tốc độ () động cơ, + Đặt giá trị làm việc trì mức đạt đó, ví dụ trì tốc độ làm việc phụ tải thay đổi ngẫu nhiên Do M trục mặt phẳng tọa độ đặc tính [M, ], nên việc điều chỉnh chúng thờng gọi điều chỉnh tọa độ 3.1.3 Điều chỉnh không tự động điều chỉnh tự động: b) Các thông số đầu vào hay gọi thông số điều chỉnh: a) Điều chỉnh không tự động: + Đối với động điện chiều, thông số đầu vào điện trở phần ứng R (hoạc Rf), từ thông (hoặc điện áp kích từ Ukt; dòng điện kích từ Ikt) điện áp phần ứng U Là việc thay đổi thông số đầu cách tác động lên thông số đầu vào cách rời rạc Mỗi lần tác động ta có giá trị không đổi thông số đầu vào tơng ứng ta đợc đờng đặc tính (nhân tạo) Khi động làm việc, nhiễu loạn (nh phụ tải thay đổi, điện áp nguồn dao động, ) tác động vào hệ, nhng thông số đầu vào giữ không đổi nên điểm làm việc động di chuyển đờng đặc tính + Đối với động điện không đồng bộ, thông số đầu vào điện trở mạch rôto R2 (hoạc R2f), điện trở mạch stato R1, điện kháng stato x1, điện áp stato u1 vàtần số dòng điện stato f1 Trang 92 Trang 93 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ngời ta gọi dạng điều chỉnh điều chỉnh tay hay điều chỉnh không tự động điều chỉnh vòng hở Phơng pháp điều chỉnh đơn giản nên đợc dùng hệ truyền động điện đại, nhiên không đảm bảo đợc yêu cầu cao chế độ công nghệ b) Điều chỉnh tự động: Đợc thực nhờ thay đổi liên tục thông số đầu vào theo mức độ sai lệch thông số đầu so với giá trị định trớc, nhằm khắc phục độ sai lệch Nh có tác động nhiễu làm ảnh hởng đến thống số đầu ra, thông số đầu vào thay đổi động có đờng đặc tính khác, điểm làm việc động dịch chuyển từ đờng đặc tính nhân tạo sang đặc tính nhân đạo khác vạch đờng đặc tính hệ điều chỉnh tự động Vì định nghĩa: đặc tính hệ điều chỉnh tự động quỹ tích điểm làm việc động vô số đặc tính hệ điều chỉnh vòng hở Hay gọi quỹ đạo pha tọa độ đặc tính Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 94 Ngợc lại, điều chỉnh mômen dòng điện, thông số đợc điều chỉnh M I, nhiễu loạn chủ yếu lại tốc độ Sự ảnh hởng qua lại hai đại lợng M đợc thể đờng đặc tính phơng trình Đ 3.2 tiêu chất lợng: 3.2.1 Chỉ tiêu chất lợng động (chế độ độ): * Độ điều chỉnh max (max 40% nhỏ hơn) * Thời gian độ Tqđ (Tqđ nhỏ tốt) * số lần dao động n ( n = 2ữ3 lµ tèt) h ω σmax h∞ ≡ ωxl ±5% ViƯc thay đổi tự động thông số đầu vào đợc thực nhờ mạch phản hồi, mạch lấy tín hiệu từ thông số đầu thông số liên quan đến đầu ra, đa trở lại gây tác động lên thông số đầu vào, tạo thành hệ có liên hệ kín đầu đầu vào Vì ngời ta gọi hệ hệ điều chỉnh vòng kín Hệ điều chỉnh tự động phức tạp nhng đảm bảo tiêu chất lợng cao 3.2.2 Chỉ tiêu chất lợng tĩnh (chế độ xác lập): c) Nhiễu thông số đầu ra: 3.2.2.1 Sai số tĩnh tốc độ s% : Đối với hệ truyền động động điện, có hai thông số đầu chủ yếu mômen tốc độ Có nhiều loại nhiễu gây tác động lên thông số nh điện áp nguồn, tần số lới điện, nhiệt độ môI trờng, hệ số tự cảm cuộn dây, nhng ta quan tâm đến tác động nhiễu loạn chủ yếu Khi điều chỉnh tốc độ, thông số đợc điều chỉnh , thông số điều chỉnh thông số tạo đặc tính nhân tạo, chủ yếu phụ tải biểu thị mômen cản Mc, dòng tải Ic Tqđ t Hình 3-1: Đặc tính độ Là đại lợng đặc trng cho xác trì tốc độ ®Ỉt (ω®): ω0 − ω * 100% = ∆ωc % = * - tốc độ làm việc thực động s% = (3-1) - tốc độ không tải động c - độ sụt tốc độ mômen tải thay đổi Mc = Mđm Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 95 Trang 96 Sai số nhỏ, điều chỉnh xác, lí tởng ta có hệ điều chỉnh tuyệt đối chÝnh x¸c S% = Thùc tÕ ng−êi ta phải thiết kế hệ truyền động diều chỉnh có độ xác đáp ứng yêu cầu công nghệ máy sản xuất, nh truyền động máy cắt gọt kim loại yêu cầu S% 10%, tryuền động ¨n dao : S% ≤ 5%, … Khi ®ã ta có hệ điều chỉnh hai vùng tốc độ đạt đợc dải điều chỉnh rộng: 3.2.2.2 Phạm vi điều chỉnh tốc độ D: Giả thiết đặc tính tuyến tính, có độ cứng không đổi = 1, mômen tải không đổi Mc, sai số tốc ®é t−ng øng sÏ lµ: D= ω max ω (3-2) D= s1 % = D cµng lín cµng tèt Tuy nhiên, giá trị max bị hạn chế độ bền học động cơ, điều kiện chuyển mạch Tốc độ bị chặn yêu cầu mômen khởi động, khả tải sai số tốc độ làm việc cho phép s2 % = ⇒ ω01 ∆ωc ωmax (3-3) Mc Mc 100% ; s % = 100% ω01 β1 ω02 β ⎛ ω 100% ; hay s % = ⎜⎜1 − K nm ω02 ⎝ M K ω = (1 − s ) c nm β2 ⎞ ⎟⎟.100% ⎠ ) ) Mnm2 (3-7) Trong ®ã: βmin = Kqt.M®m / ω0 ; β*min = K qt ; Kqt = Mnm.min / M®m β2 Mc (3-6) Theo khả tải, ta xác định phạm vi điều chỉnh: ( ( (3-5) Qua (3-6) ta thấy đợc quan hệ D, s%, Knm β1 ωmax β*tn − β*min = * ⋅ D= ωmin β − β*tn ω02 (3-4) NÕu gọi bội số mômen khởi động Knm2 = Mnm2/Mc thì: * Ví dụ hình 3-2: m max ⋅ = D U D Φ ωmin ωđm M H×nh 3-2: Xác định phạm vi điều chỉnh Cũng có trờng hợp phối hợp hai phơng pháp điều chỉnh tốc độ động diện nh: thay đổi điện áp phần ứng động chiều điều chỉnh tốc độ từ đến đm, phơng pháp thay đổi từ thông kích từ điều chỉnh tốc độ từ đm đến max 3.2.3 Độ trơn điều chỉnh tốc độ : Là chênh lệch cấp tốc độ liỊn nhau: ϕ= ω i+1 ωi (3-8) Trong ®ã: ωi - tốc độ ổn định đạt đợc cấp i i+1- tốc độ ổn định đạt đợc cấp (i+1) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 97 Trang 98 HƯ sè ϕ cµng nhá cµng tèt, lý t−ëng 1: hệ điều chỉnh vô cấp Còn hệ điều chỉnh có cấp nếu: 3.2.4 Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh đặc tính tải: Với động chế độ làm việc tối u thờng chế độ định mức động Để sử dụng tốt động điều chỉnh tốc độ cần lu ý đến tiêu nh: dòng điện động không vợt dòng định mức nó, đảm bảo khả tải mômen (trong khoảng thời gian ngắn), đảm bảo yêu cầu ổn định tĩnh có nhiễu v.v toàn giải điều chỉnh Vì thiết kÕ hƯ trun ®éng cã ®iỊu chØnh tèc ®é, ng−êi ta thờng chọn hệ truyền động nh phơng pháp ®iỊu chØnh, cho ®Ỉc tÝnh ®iỊu chØnh cđa hƯ bám sát yêu cầu đặc tính tải Nếu đảm bảo đợc điều kiện tổn thất trình điều chỉnh nhỏ Đ 3.3 phơng pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều thay đổi thông số: 3.3.1 Phơng pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng: Từ phơng trình đặc tính tỉng qu¸t: ω= U − R − + R −f M − Kφ (Kφ) Ta thÊy r»ng thay đổi Rf = const thay đổi, ta đợc đờng đặc tính điều chỉnh có dốc dần Rf lớn, với tải nh tốc độ thấp (hình 3-3): + - U 3.2.5 Chỉ tiêu kinh tế: Nhiều trờng hợp, tiêu kinh tế tiêu định lựa chọn phơng án truyền động Hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ cần đạt có vốn đầu t thấp, giá thành hạ, chi phí vận hành, bảo quản, sửa chữa ít, đặc biệt tổn thất lợng điều chỉnh vận hành nhỏ Năng suất máy sản xuất hệ điều chỉnh mang lại Tổn thất lợng bao gồm tổn thất nhiệt tổn thất cơ: = J t2 Σ Ckt Rktf (ω0 − ω)dω + ∫ M c (ω0 − ω)dt (3-9) t1 ViƯc tÝnh to¸n thĨ tiêu liên quan nêu cho thấy hiệu kinh tế, thời gian hoàn vốn lợi Ých nhê viƯc sư dơng hƯ ®iỊu chØnh ®· chän Thờng ngời ta tiêu kỹ thuật để đề xuất vài phơng án điều chỉnh, sau tính toán kinh tế để so sánh hiệu định chọn hệ thống phơng pháp điều chỉnh thông số đầu động đm Ikt e R−f I− a) ∆W = ∆Wj + ∆Wc.t (3-10) ω ω0 TN R−f1 R−f2 Mc M b) Hình 3-3: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi Rf b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi Rf Nh vậy: < Rf1 < Rf2 < đm > > > , nhng ta tăng Rf đến giá trị làm cho M Mc nh động không quay đợc động làm việc chế độ ngắn mạch, = Từ lúc này, ta có thay đổi Rf tốc độ không, nghĩa không điều chỉnh tốc độ động đợc nữa, phơng pháp điều chỉnh phơng pháp điều chỉnh không triệt để Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 99 Trang 100 3.3.2 Phơng pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi từ thông kích từ động cơ: 3.3.3 Phơng pháp điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ: Từ phơng trình đặc tính tổng quát: = U− R − −Σ M Kφ ( Kφ ) Từ phơng trình đặc tính tổng quát: = (3-11) ⇒ ω = ω − ∆ω - U− Rktf Ckt Ikt φ Ta thÊy r»ng thay ®ỉi U− thay đổi = const, ta đợc đờng đặc tính điều chỉnh song song với Nhng muốn thay đổi U phải có nguồn chiều thay đổi đợc điện áp ra, thờng dùng biến đổi (hình 3-5): ω02 ω2 φ2 ω01 φ1 ω0®m ω1 ω®m Mc I− a) 0đm ~ đm Mn2 Mn1 M b) Hình 3-4: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi b) Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMđl cách thay đổi Nh vậy: đm > > > đm < < < , nhng giảm nhỏ làm cho tốc độ động lớn giới hạn cho phép, làm cho điều kiện chuyển mạch bị xấu dòng phần ứng tăng cao, để đảm bảo chuyển mạch bình thờng cần phải giảm dòng phần ứng nh làm cho mômen cho phép trục động giảm nhanh, dẫn đến động bị tải M ’c U− e -U−®m + - Ikt Ckt a) ω®m Uđm U >0 Mc M BBĐ I e (3-12) ⇒ ω = ω − ∆ω Ta thấy thay đổi thay đổi, ta đợc đờng đặc tính điều chỉnh dốc dần (độ cứng giảm) cao đặc tính tự nhiên nhỏ, với tải nh tốc độ cao giảm từ thông (hình 3-4): + R− U− − M Kφ ( Kφ) U−=0 - U1