Chuong 1 Tài liệu trang bị điện

Bài giảng Trang bị điện - điện tử Chương 1: CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Khái niệm chung Khi mở máy động có cơng suất trung bình lớn ngƣời ta phải dùng biện pháp hạn chế dòng khởi động nhƣ: Mở máy qua điện trở, điện kháng, máy biến áp tự ngẫu, mở máy đổi nối Sao-Tam giác Trong trình khởi động muốn tốc độ động tăng dần đến giá trị định mức, ta phải tìm cách loại dần phần tử mở máy Một cách tổng quát ta có sơ đồ mạch động lực, đặc tính tĩnh, đặc tính động trình mở máy động điện chiều, xoay chiều nhƣ hình vẽ n n0 n®m CKĐ cc cc K1 K2 K R1 K R2 R1 R2 Ð I®m I2 I1 I Ap n n0 K nđm F Đ r1 r2 K2 I®m r1 K1 I2 I1 I r2 I n(v/p) n=f(t) I1 n1 I2 I=f(t) n2 t1 t1 t Đặc tính động HSPKT Hng Yờn _ Khoa in – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử Nhìn vào đặc tính tĩnh đặc tính động ta có nhận xét: - Q trình khởi động theo chiều mũi tên, tốc độ động tăng dần ứng với việc loại dần cấp điện trở phụ - Nếu ta sử dụng thiết bị để đo khoảng thời gian từ 0- t1, t1-t2 rơle thời gian ta phát lệnh điều khiển làm thay đổi tham số mạch điện ( R P, XP ) điều khiển trình theo mong muốn gọi tự động khống chế theo nguyên tắc thời gian - Nếu nhƣ ta sử dụng thiết bị đo tốc độ nhƣ rơle ly tâm, máy phát tốc để đo tốc độ n1, n2 tƣơng tự nhƣ ta có tự động khống chế theo nguyên tắc tốc độ - Nếu sử dụng rơ le dòng điện để đo dòng điện I1, I2 tƣơng tự ta có phƣơng pháp tự - động khống chế theo ngun tắc dòng điện Trong thực tế có nhiều phận máy làm việc bị giới hạn góc quay hay quãng đƣờng định ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp khống chế theo nguyên tắc hành trình 1.2 Các nguyên tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hở 1.2.1 Nguyên tắc điều khiển theo thời gian  Nội dung nguyên tắc Điều khiển theo nguyên tắc thời gian dựa sở thông số làm việc mạch biến đổi theo thời gian Những tín hiệu điều khiển phát theo quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái hệ thống Những phần tử thụ cảm đƣợc thời gian để phát tín hiệu cần đƣợc chỉnh định dựa theo ngƣỡng chuyển đổi đối tƣợng Ví dụ nhƣ tốc độ, dòng điện, mơ men động đƣợc tính tốn chọn ngƣỡng cho thích hợp cho hệ thống truyền động điện cụ thể Những phần tử thụ cảm đƣợc thời gian gọi rơ le thời gian Nó tạo nên đƣợc khoảng thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu đƣa vào (mốc khơng) đầu vào đến phát đƣợc tín hiệu đƣa vào phần tử chấp hành Các cấu trì thời gian là: cấu lắc, cấu điện từ, khí nén, cấu điện tử, tƣơng ứng rơ le loại đó,… Bằng giải tích đồ thị mà ngƣời ta xác định số cấp điện trở phụ mở máy, giá trị điện trở cấp, đặc tính động để chỉnh định thời gian tác động rơ le, khoảng thời gian đƣợc tính tƣơng đối nhƣ sau: t=   M dg1  M dg ln M M dg1 dg J mơ men qn tính Mđg1, Mđg2 mô men động ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử Ví dụ minh hoạ Mạch mở máy động điện chiều qua hai cấp điện trở phụ mạch phần ứng: D + CKT + K1 - r2 r1 M K1 K1 Rt1 K2 K2 § K3 Rt2 K3 K2 K3 13 K1 Rt1 K2 Rt2 11 K3 Hình 1.2 Mạch điều khiển theo nguyên tắc thời gian Trong sơ đồ không giới thiệu cách cấp nguồn nhƣng cần phải lƣu ý chỗ có nguồn phải đƣợc cấp đầy đủ trƣớc vận hành, cần ý đến nguồn kích từ Để điều khiển cho động làm việc, trƣớc tiên ta cấp nguồn cho cuộn kích từ, đóng thiết bị cấp nguồn cho mạch động lực mạch điều khiển chuẩn bị làm việc Điều khiển cho động mở máy cách bấm nút mở máy M -> Cuộn dây công tắc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm K1(3-5) để trì, tiếp điểm K1 mạch động lực đóng lại, phần ứng động đƣợc nối vào nguồn mở máy qua cấp điện trở phụ r1 r2 Đồng thời rơ le thời gian Rt1 mạch điều khiển có điện bắt đầu đếm, sau khoảng thời gian tiếp điểm thƣờng mở đóng chậm Rt1(5-9) đóng lại -> K2 có điện, đóng K2(5-9) để trì, tiếp điểm K2 mạch động lực đóng lại, loại cấp điện trở phụ r1 khỏi mạch phần ứng, đồng thời tiếp điểm K2(5-7) mở để cắt điện Rt1, cuộn dây rơ le thời gian Rt2 có điện, sau khoảng thời gian đóng tiếp điểm Rt2(9-13) để cấp nguồn cho K3 loại nốt điện trở phụ r2 tiếp điểm K3(9-11) mở đế cắt điện Rt2; Động tăng tốc làm việc ổn định tốc độ định mức, trình mở máy kết thúc Muốn dừng máy ta ấn nút D, công tắc tơ K1, K2 K3 điện, phần ứng động đƣợc cắt khỏi nguồn dừng lại Thời gian chỉnh định cấp điện trở đƣợc tính theo cơng thức: ti= Tci ln M  Mc M  Mc Trong Tci : số thời gian điên động cở đặc tính có điện trở phụ cấp thứ i Những yếu tố ảnh hưởng đến ngun tắc Khi tính tốn đƣờng đặc tính mở máy động thƣờng ta xét chế độ định mức Nhƣng thực tế điện lƣới, mô men cản, mơ men qn tính nhiệt độ thay đổi so với tính tốn, yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp đến đặc tính khởi động ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử 1.2.2 Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ  Nội dung nguyên tắc Để khống chế theo nguyên tắc ta phải đo đƣợc tốc độ động cơ, đo trực tiếp rơle kiểm tra tốc độ, nhƣng hệ thống khống chế có nhiều cấp điện trở việc điều khiển gặp nhiều khó khăn thực tế sử dụng Ngồi ta đo tốc độ máy phát tốc nhƣng hệ thống đơn giản tiêu kinh tế thấp (máy phát tốc có giá thành cao) nên dùng loại Thơng thƣờng ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp đo gián tiếp + Đối với động điện chiều, đo tốc độ thông qua sđđ phần ứng động EĐ= Ke..n (dùng rơ le điện áp mắc song song với phần ứng động cơ) + Đối với động KĐB, đo tốc độ gián tiếp qua sđđ rotor, tần số dòng điện rotor hệ số trƣợt  Sơ đồ đặc trưng cc CK§ G2 K § cc G1 K R2 R1 G1 G2 Hình 1.3 Điều khiển theo nguyên tắc tốc độ Theo định luật Kirchhoff ta có: Vòng UG1= Eƣ + Iƣ Rƣ = Ke..n1+ Iƣ Rƣ Vòng UG2= + Iƣ( Rƣ+R2) =Ke..n2+ Iƣ (Rƣ+R2) Xét trƣờng hợp 1: Khi tốc độ động tăng đến tốc độ n1 UG1= Eƣ + Iƣ Rƣ = Ke..n1+ Iƣ Rƣ = UG1tđ Dẫn đến rơle điện áp G1 tác động đóng tiếp điểm G1 lại loại bỏ cấp điện trở phụ R1 khỏi mạch phần ứng động Xét trƣờng hợp 2: Khi tốc độ động tăng đến tốc độ n2 UG2 = Eƣ + Iƣ( Rƣ+R2) = Ke..n2+ Iƣ( Rƣ+R2) = UG2tđ Dẫn đến rơle điện áp G2 tác động đóng tiếp điểm G2 lại loại bỏ cấp điện trở phụ R2 khỏi mạch phần ứng động ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử Nhận xét: + Ƣu điểm: Đơn giản, rẻ tiền + Nhƣợc điểm: Khi mô men cản, điện áp lƣới nhiệt độ thay đổi làm thay đổi thời gian mở máy động Việc chỉnh định điện áp hút rơ le gặp nhiều khó khăn Ví dụ: Mạch điều khiển mở máy động chiều KTĐL qua cấp điện trở phụ hãm động Hình 1.5 cc CK§ k § Rh H k cc G2 G1 cc cc D M k r2 r1 k Rtr Rtr H G1 G2 B H·m ®éng n no nđm n2 I I A n1 r2 r1 I®m I2 I1 I n(v/p) n=f(t) I1 n1 I2 n2 I=f(t) t1 t2 Đặc tính động Hãm động Hãm t động 1.2.3 Nguyờn tc iu khin theo dòng điện Khống chế theo nguyên tắc dòng điện nghĩa khống chế trình theo giá trị đo đƣợc tính tốn đƣợc Trị số dòng điện mở máy động dao động giới hạn đƣợc xác định từ I2 tới I1, giá trị dòng điện I1= 2,22,5 dòng Iđm đƣợc xác định vào điều kiện vận hành động giá trị cho phép dòng điện phần ứng động Giá trị dòng điện I2 = (1,82)Iđm đƣợc xác định vào việc đảm bảo gia tốc tối thiểu mở máy động phụ tải I1, I2 lớn Iđm Muốn khống chế theo nguyên tắc dòng điện ta sử dụng số rơ le dòng điện mắc nối tiếp với phần ứng động điện chiều mắc nôi tiếp với pha động xoay chiều ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử Ví dụ minh hoạ - + + RK S1 K1 CKT RI r1 K1 § S2 K1 RI K2 K2 RK - K1 K2 Hoạt động sơ đồ: ấn nút S2 công tắc tơ K1 có điện, tiếp điểm K1 đóng trì, tiếp điểm K1 mạch I động lực đóng cấp điện cho mạch phần ứng, động hoạt động qua r1 Lúc rơle dòng RI, rơle khố RK có điện, tác động nhƣng phải đảm bảo yêu I1 cầu nhƣ sau: RI có thời gian tác động nhanh RK Lúc tiếp điểm thƣờng đóng RI mở trƣớc sau I2 tiếp điểm thƣờng mở RK đóng Động hoạt động, dòng điện giảm dần (từ I1 đến I2) RI đạt trị số nhả, dẫn đến công tắc tơ K2 tác động, tiếp điểm K2 t đóng lại trì ngắn mạch r1 Động hoạt động đƣờng đặc tính tự nhiên Tiếp điểm thƣờng mở K2 song song với tiếp điểm RI có vai trò khơng cho K2 điện với lý sau (nhƣ tải ) nghĩa không đƣa r1 vào mạch phần ứng Nhận xét: Có thể trì MĐ trình khởi động mức xác định Quá trình khởi động không phụ thuộc vào nhiệt độ dây quấn rơ le Không đảm bảo giữ nguyên thời gian khởi động 1.2.4 Nguyên tắc điềukhiển theo hành trình  Nội dung nguyên tắc Khống chế theo nguyên tắc hành trình nghĩa khâu hay phận máy chuyển động phụ thuộc vào vị trí khơng gian phận khác Ví dụ: Bàn dao máy cắt gọt, bàn máy, buồng thang thang máy ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử Ví dụ minh hoạ: 1.3 Hình 1.7 Ngun tắc điều khiển hệ thống truyền động điện kiểu hệ kín 1.3.1 Sơ đồ khối hệ thống tự động điều chỉnh A T BD KI U® + - Rn RI §K BB§ Kn FT § CK§ Hình 1.8 BD biến dòng BBĐ biến đổi, máy phát, khuếch đại từ, bán dẫn ĐK khối điều khiển Kn, KI hệ số phản hồi tốc độ dòng điện Rn, RI điều chỉnh tốc độ, dòng điện ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử Các điều chỉnh tốc độ, dòng điện (Rn, RI) phận quan trọng hệ thống định chất lƣợng tĩnh chất lƣợng động hệ thống Nó có chức nhƣ sau: - Khuếch đại sai lệch điều khiển nhỏ hệ thống Đảm bảo chất lƣợng độ xác hệ 1.3.2 Các nguyên tắc điều chỉnh 1.3.2.1 Khái niệm chung Đối với hệ thống truyền động điện làm việc trạng thái hở, trình hãm, khởi động, đảo chiều, ăn tải, nhả tải thƣờng gây sai lệch lớn so với giá trị cho phép Trong nhiều máy lại yêu cầu phải đảm bảo trì tốc độ khơng đổi hay đại lƣợng khác theo yêu cầu chất lƣợng tĩnh nhƣ chất lƣợng động đặt ra.Trong trƣờng hợp nhƣ ta phải dùng hệ thống điều khiển tự động kiểu hệ kín Đối với hệ thống sử dụng động điện chiều làm việc hệ thống truyền động điên kiểu hệ kín thƣờng ngƣời ta phải sử dụng biến đổi để cung cấp nguồn điện áp chiều cho phần ứng động hay cung cấp cho cuộn kích từ động điều khiển tự động hệ kín ngƣời ta thƣờng sử dụng biến tần, điều khiển xung trở mạch rotor Trong hệ thống điều khiển tự động truyền động điện kiểu hệ kín ngƣời ta thƣờng tiến hành lấy số phản hồi sau: - Phản hồi âm: Tác động ngƣợc chiều điện áp đặt - Phản hồi dƣơng: Tác động chiều với điện áp đặt - Phản hồi có ngắt: Tín hiệu phản hồi đƣợc so sánh với lƣợng bên ngồi, vƣợt qua giá trị khâu phản hồi tham gia tác động vào hệ thống - Phản hồi thẳng: Tín hiệu quay trở lại trực tiếp đầu vào 1.3.2.2 Khâu phản hồi âm điện áp  Sơ nguyờn lý + Uđ R2 BBĐ UĐ Đ CKĐ R1 - n Ufh = - a.U§ Hình 1.9 BBĐ sử dụng biến đổi máy điện, biến đổi van ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử BBĐ cung cấp điện áp chiều cho phần ứng động điện1 chều kích từ độc lập Để ổn định nâng cao chất lƣợng tĩnh khâu đk ta dùng biến trở R1, R2 làm khâu phản hồi lấy điện áp quay trở lại khống chế điện áp cung cấp cho đông  Thành lập phƣơng trình đặc tính U   U d  U ïh  U d  a U D  E  K U      E D  K e .n U  E  I R    D U D  E D  I RD Giải hệ phƣơng trình ta đƣợc: a= R1/R1+R2 (hệ số phản hồi) n K  U đ I [ R  RĐ (1  a K  )]  K e .(1  a K  ) K e .(1  a K  ) Từ hệ phƣơng trình đặc tính ta vẽ đƣợc đặc tính nhƣ hình vẽ Để cho tốc độ khơng tải hệ thống hở kín điện áp đặt hệ thống kín lớn hệ thống hở (1+K) lần n no nk Độ sụt tốc độ (sai lệch tĩnh) hệ thống HÖ kÝn nh kín nhỏ hệ thống hở (1+K) lần HÖ hë Nhƣ phản hồi âm điện áp tạo nên đặc tính hệ kín cao so với hệ hở Nhƣng ln I®m thấp đặc tính tự nhiên, điều chứng tỏ khả trì tốc độ khâu phản hồi âm điện áp 1.3.2.3 TN I Phản hồi dương dòng in S nguyờn lý U Uđ BBĐ UĐ Đ CKĐ R đo Ufh Ufh =ò.I.Rđo Hỡnh 1.10 T sơ đồ nguyên lý ta viết đƣợc phƣơng trình cân sau: U =Uđ +.I.R với = Rđo/R = Rđo/R + RĐ ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử Bài giảng Trang bị điện - điện tử E = K  U  n UĐ = E  I.R K> n0 UĐ =EĐ + I.RĐ K=1 EĐ = Ke..n K K2 ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 16 Bài giảng Trang bị điện - điện tử có điện, đóng tiếp điểm K2 mạch động lực để loại bỏ Rp, động tăng tốc làm việc tốc độ định mức, trình mở máy kết thúc - Dừng máy ấn nút S1, cuộn dây CTT điện mở tiếp điểm, động đƣợc cắt khỏi nguồn dừng lại L1 L2 L3 N PE L1 AP2 AB S0 K1 F2 10 S1 12 12 10 S2 K1 K2 Rp 18 16 14 18 16 F2 K2 S3 11 14 13 F2 U V W K1 M3~ H1 K2 H3 H2 0 Hình 1.17 Sơ đồ mạch điện điều khiển mở máy qua điện trở phụ * Mạch mở máy qua biến áp tự ngẫu Sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 1.18 Học viên tự thuyết minh nguyên lý khâu bảo vệ - liên động Hình 1.18 Sơ đồ mạch điện điều khiển mở máy qua BATN ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 17 Bài giảng Trang bị điện - điện tử * Mạch điện điều khiển mở máy đổi nối Y-Δ + Sơ đồ mạch: Cho hình 1.19 L1 L2 L3 N PE L1 AP1 S0 AP2 F2 20 S1 K3 K1 K2 10 12 18 F2 F2 S3 19 PE K3 25 16 14 K2 17 S2 K2 11 K1 27 29 K3 K1 21 U1 V1 W1 K2 K3 13 15 M3~ 23 H1 W2 U2 V2 K2 K1 K3 0 0 H2 H3 Hình 1.19 Sơ đồ mạch điều khiển mở máy đổi nối Sao - Tam giác + Nguyên lý: - Cấp nguồn cho mạch động lực mạch điều khiển - ấn nút mở máy S2, K2 K1 có điện, động bắt đầu mở máy chế độ Y Sau khoảng thời gian bấm nút S3 cấp nguồn cho cuộn dây K3 Các tiếp điểm K3 mạch động lực đóng lại động chuyển sang làm việc chế độ Δ, kết thúc trình mở máy - Dừng máy ấn nút S1 + Bảo vệ liên động - Mạch đƣợc bảo vệ ngắn mạch tải - Liên động điện khóa chéo: K2 K3 1.4.1.3 Chế độ điều khiển hãm Căn vào loại động đặc điểm truyền động máy mà lựa chọn phƣơng pháp hãm cho phù hợp Đặc tính chế độ hãm động truyền động máy lựa chọn theo phƣơng pháp trình bày sau 1.4.1.3.1 Hãm tái sinh Hãm tái sinh xảy tốc độ quay động lớn tốc độ không tải lý tƣởng Khi hãm tái sinh Eƣ > Uƣ động làm việc nhƣ máy phát điện song song với lƣới So với chế độ động cơ, dòng điện mơmen hãm đổi chiều đƣợc xác định U  Eu K  K K (0   )  theo biểu thức: Ih = u = < , (do o<  ) R R R Mh = K  Ih < ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 18 Bài giảng Trang bị điện - điện tử Trị số hãm lớn dần lên cân với mơmen phụ tải cơcấu sản xuất hệ thống làm việc với tốc độ ωod > ω0 Vì sơ đồ đấu dây mạch động không thay đổi nên phƣơng trình đặc tính tƣơng tự nhƣ nhƣng mơmen có giá trị âm Đƣờng đặc tính trạng thái hãm tái sinh nằm góc phần tƣ thứ hai thứ tƣ mặt phẳng tọa độ Trong trạng thái hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều công suất đƣợc đƣa trả lƣới điện có giá trị P = (E - U).I Đây phƣơng pháp hãm kinh tế động sinh điện hữu ích Trong thực tế, cấu nâng hạ cần trục, nâng tải động đƣợc đấu vào nguồn theo cực tính thuận làm việc đặc tính nằm góc phần tƣ thứ I Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động Nếu mômen trọng tải gây lớn mômen ma sát phận chuyển động cấu, động điện làm việc trạng thái hãm tái sinh (đoạn HK Hình 1.20) Trên hình 1.20 động làm việc điểm A, ta thực giảm áp đột ngột Động chuyển sang làm việc đƣờng đặc tính mới, bắt đầu B, B mômen động nhỏ mômen cản nên động giảm tốc dần, tới điểm E tốc độ tốc độ khơng tải lý tƣởng ω o, nhƣng động tiếp tục giảm tốc tới mômen đƣợc cân điểm D Nhƣ đoạn BE tốc độ ω > ω0, mômen điện từ động đổi dấu ngƣợc chiều với tốc độ trở thành mômen hãm ω ω HTS giảm áp phần ứng đột ngột B ωbđ HTS ω M A ωo Mc D E M Mc Mđm M ω HTS hạ tải cách đổi chiều áp phần ứng H ωođ M HTS K Mc Hình 1.20: Đặc tính hãm tái sinh ĐHSPKT Hưng n _ Khoa Điện – Điện Tử 19 Bài giảng Trang bị điện - điện tử 1.4.1.3.2 Hãm ngược Trạng thái hãm ngƣợc động xảy phần ứng dƣới tác dụng động tích lũy phận chuyển động mômen quay ngƣợc chiều với mômen điện từ động Mômen sinh động cơ, chống lại chuyển động cấu sản xuất Có hai trƣờng hợp hãm ngƣợc : Đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng: Giả sử động làm việc nâng tải với tốc độ xác lập ứng với điểm A Ta đƣa điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng, động chuyển sang làm việc - điểm B đặc tính biến trở Tại điểm B mômen động sinh nhỏ mômen cản nên động giảm tốc độ nhƣng tải theo chiều nâng lên Đến điểm C, tốc độ nhƣng mơmen động nhỏ mơmen tải nên dƣới tác động tải trọng, động quay theo chiều ngƣợc lại Tải trọng đƣợc hạ xuống với tốc độ tăng dần Đến điểm D mômen động cân với mômen cản nên hệ ổn định với tốc độ hạ không đổi ωođ , cd đoạn đặc tính hãm ngƣợc Khi hãm ngƣợc tốc độ đổi chiều, sức điện động đổi dấu nên: U  Eu U  K Ih = u = Ru  R f Ru  R f M = K  Ih Nhƣ đặc tính hãm ngƣợc sức điện động tác dụng chiều với điện áp lƣới Động làm việc nhƣ máy phát nối tiếp với lƣới điện biến điện nhận từ lƣới trục thành nhiệt đốt nóng điện trở tổng mạch phần ứng tổn thất lƣợng lớn Hình 1.21: Đặc tính hãm ngƣợc đƣa Rf vào mạch phần ứng với tải ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 20 Bài giảng Trang bị điện - điện tử - Đảo chiều điện áp phần ứng: Giả sử động làm việc điểm a đặc tính tự nhiên với tải Mc, ta đổi chiều điện áp phần ứng đƣa thêm vào điện trở phụ Rf mạch Động chuyển sang làm việc điểm b đặc tính biến trở, b mơmen đổi chiều chống lại chiều quay động nên tốc độ giamt theo đoạn bc Tại c tốc độ không, ta cắt phần ứng khỏi điện áp nguồn động dừng lại, giữ điện áp nguồn đặt vào động điểm c mơmen động lớn mơmen cản Mc động quay ngƣợc lại làm việc ổn định điểm d Đoạn bc Hình 1.22 đặc tính hãm ngƣợc Dòng điện hãm ngƣợc đƣợc tính:  U u  Eu U  K Ih = =- u Ru  Ruf Ru  Ruf Mh = KФIh Biểu thức biểu thị dòng điện Ih có chiều ngƣợc với chiều làm việc ban đầu dòng điện hãm lớn; điện tở phụ đƣa vào có giá trị đủ lớn hạn chế dòng điện hãm ban đầu Ihđ phạm vi cho phép: Ihđ ≤ (2 ÷ 2,5)Iđm ; Và phƣơng trình đặc tính có dạng: ω =  U u Ru  Ruf M ( K ) K Hình 1.22 Hãm ngƣợc phƣơng pháp đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng động a) Sơ đồ nối dây; b) Đặc tính 1.4.1.3.3 Hãm động Hãm động trạng thái động làm việc nhƣ máy phát mà lƣợng học động tích lũy đƣợc q trình làm việc trƣớc biến thành điện tiêu tán mạch hãm dƣới dạng nhiệt - Hãm động kích từ độc lập: Khi động quay muốn thực hãm động kích từ độc lập ta cắt phần ứng động khỏi lƣới điện chiều, đóng vào điện trở hãm, mạch kích ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 21 Bài giảng Trang bị điện - điện tử từ nối với nguồn nhƣ cũ Mạch điện động hãm động đƣợc trình bày Hình 1.23a Tại thời điểm ban đầu, tốc độ động có giá trị ωhđ nên: Ehđ = KФωhđ ; E K hđ Và dòng điện hãm ban đầu: I hđ   hđ   Ru  Rh Ru  Rh Tƣơng ứng có mơmen hãm ban đầu:Mhd = KФIhd < Hình 1.23 Sơ đồ hãm động kích từ độc lập động điện chiều kích từ độc lập a) Sơ đồ điện hãm; b) Đặc tính hãm Biểu thức chứng tỏ dòng hãm Ihđ Mhđ ngƣợc chiều với tốc độ ban đầu động hãm động Uƣ = nên ta có phƣơng trình đặc tính sau: ω= R  Ruf U I K K ω= R  Ruf U M ( K ) K Đây phƣơng trình đặc tính điện đặc tính hãm động kích từ độc lập đƣợc biễu diễn Hình 2.10b, ta nhận thấy rằng: Khi Ф = const độ cứng đặc tính hãm phụ thuộc Rh Khi Rh nhỏ, đặc tính cứng, mơmen hãm lớn, hãm nhanh Tuy nhiên cần chọn Rh cho dòng hãm ban đầu nằm giới hạn cho phép: Ihđ ≤ (2 ÷ 2,5)Iđm Trên đồ thị đặc tính hãm động ta thấy với mômen cản MC phản kháng động dừng hẳn, đặc tính hãm động đoạn B10 B20 Với mơmen cản MC dƣới tác động tải kéo động quay theo chiều ngƣợc lại đến làm việc ổn định điểm M = MC Đoạn B1C1 B2C2 đặc tính hãm động ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 22 Bài giảng Trang bị điện - điện tử Khi hãm động kích từ độc lập, lƣợng chủ yếu đƣợc tạo động động tích lũy đƣợc nên cơng suất tiêu tốn nằm mạch kích từ Pktđm = (1÷ 1,5)% Pđm Phƣơng trình cân cơng suất hãm động năng: EƣIh = (Rƣ + Rh)Ih2 - Hãm động tự kích: Nhƣợc điểm hãm động kích từ độc lập điện lƣới khơng thực hãm đƣợc cuộn dây kích từ phải nối với nguồn Muốn khắc phục nhƣợc điểm ngƣời ta thƣờng sử dụng phƣơng pháp hãm động tự kích từ Hãm động tự kích xảy động quay ta cắt phần ứng lẫn cuộn kích từ khỏi lƣới điện để đóng vào điện trở hãm Sơ đồ nguyên lý thể Hình 1.24a Chú ý chiều dòng điện kích từ phải giữ khơng đổi Hình 1.24 Sơ đồ hãm động tự kích động điện kích từ độc lập a) Sơ đồ nguyên lý; b) Đặc tính hãm Từ sơ đồ nguyên lý ta có: Iƣ = Ih + Ikt E  K I  u R R Ru  kt h Rkt  Rh  R R Ru  kt h Rkt  Rh Và phƣơng trình đặc tính là: R R Ru  kt h Rkt  Rh  Iu K Rh Rkt Rh  Rkt M ( K ) Ru  ω= ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 23 Bài giảng Trang bị điện - điện tử Trong trình hãm tốc độ giảm dần, dòng kích từ giảm dần từ thơng Ф giảm dần hàm số tốc độ Vì đặc tính hãm có dạng nhƣ đƣờng đặc tính khơng tải máy phát điện tự kích phi tuyến, nhƣ Hình 2.11b So với phƣơng pháp hãm ngƣợc, hãm động có hiệu so chúng có tốc độ ban đầu mômen cản MC Tuy nhiên hãm động ƣu việt mặt lƣợng đặc biệt hãm động tự kích khơng tiêu thụ lƣợng từ lƣới nên phƣơng pháp có khả hãm có cố điện lƣới 1.4.2 Thiết kế sơ đồ điều khiển 1.4.2.1 Các sơ đồ điều khiển động điện xoay chiều 1.4.2.1.1 Các bƣớc tiến hành thiết kế sơ đồ điều khiển Để thiết kế sơ đồ điều khiển bất kì, cần tiến hành theo bước sau: - Phân tích, xác định yêu cầu điều khiển: Đối tƣợng điều khiển (loại động cơ…); Chế độ điều khiển (mở máy, điều chỉnh tốc độ, hãm…); Nguyên tắc điều khiển cần thực (bằng tay, tự động …) Nếu sơ đồ điều khiển có sử dụng điện trở phụ cần xác định xác số cấp Rp cần sử dụng theo yêu cầu đặt giai đoạn điều khiển - Mơ tả trình tự điều khiển: Cần xác định xem số lƣợng/ chủng loại phần tử điều khiển cần tác động giai đoạn điều khiển (mở máy, làm việc, dừng/hãm , sử dụng nút bấm, công tắc tay gạt điều khiển…) vào nguyên tắc điều khiển cần thực xác định thời điểm thực thao tác điều khiển (chuyển đổi tay: Bấm nút, bật công tắc, gạt tay gạt…) thời điểm tác động phần tử tự động (chuyển đổi tự động: RI, RU, Rt, RKT…) trạng thái làm việc qua giai đoạn đối tƣợng điều khiển (mở máy trực tiếp, qua phần tử mở máy, qua chế độ trung gian…) - Phác họa sơ đồ mạch động lực: Sơ đồ mạch động lực bao gồm đối tƣợng điều khiển (động cơ, phụ tải điện…), phần tử bảo vệ (Aptomat, Rơ le nhiệt …), tiếp điểm cơng tắc tơ điều khiển… Từ kiểm chứng lại yêu cầu từ phần mơ tả trình tự điều khiển để xác định yêu cầu cần thực bổ sung mạch điều khiển (chế độ điều khiển, liên động cần thực hiện…) Có nguyên tắc cần lưu ý thiết kế sơ đồ điều khiển phải sử dụng phần tử điều khiển bản, thông dụng, sẵn có thực tế để đảm bảo tính khả thi triển khai lắp ráp mạch điện sau thiết kế - Phác họa sơ đồ mạch điều khiển: Căn vào sơ đồ mạch động lực vẽ, xác định yêu cầu cần thực bổ sung mạch điều khiển (chế độ điều khiển, liên động cần thực hiện…) tiến hành phác thảo sơ đồ mạch điều khiển Trên sở sơ đồ phác thảo, kiểm chứng lại nội dung xác định từ q trình phân tích u cầu điều khiển trình tự điều khiển để điều chỉnh cần thiết - Thuyết minh nguyên lý làm việc sơ đồ mạch điện: Đây nội dung quan trọng để khẳng định tính đắn sơ đồ mạch điện vừa vẽ đƣợc Mục cần xác định đầy đủ, chi tiết truyền động, chế độ điều khiển cần thực sơ đồ mạch điện rõ chế độ, trạng thái làm việc phần tử điều khiển giai đoạn làm việc sơ đồ mạch điện Trong ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 24 Bài giảng Trang bị điện - điện tử trƣờng hợp xuất mâu thuẫn nguyên lý làm việc sơ đồ mạch điện vừa vẽ với yêu cầu điều khiển xác định cần điều chỉnh lại sơ đồ cho phù hợp (cần hiệu chỉnh lại sơ đồ vẽ bƣớc  ) - Hiệu chỉnh cấu trúc sơ đồ để thuận tiện cho việc theo dõi, phân tích tối ưu hóa sơ đồ điều khiển (nếu có thể) 1.4.2.1.2 Ví dụ thiết kế sơ đồ điều khiển động điện xoay chiều Thiết kế, phân tích nguyên lý làm việc sơ đồ điều khiển trình mở máy hãm động điện xoay chiều theo nguyên tắc điều khiển khống chế 1.4.2.2 Các sơ đồ điều khiển động điện chiều Các bƣớc tiến hành thiết kế đƣợc thực tƣơng tự nhƣ thực với động xoay chiều, cần lƣu ý loại động điện chiều cần điều khiển để lựa chọn cấu trúc nguyên tắc điều khiển cho phù hợp Các loại động điện chiều thực tế bao gồm: Động điện chiều kích từ nối tiếp, kích từ song song (độc lập) kích từ hỗn hợp Các nguyên tắc điều khiển đƣợc sử dụng để khống chế trình mở máy hãm động điện chiều thƣờng sử dụng nguyên tắc thời gian, tốc độ, dòng điện Đối với sơ đồ điều khiển có yêu cầu đảo chiều quay động điện chiều thƣờng sử dụng phƣơng án điều khiển đảo chiều cách đổi chiều dòng điện phần ứng (sử dụng sơ đồ có dạng cấu trúc hình cầu) ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 25 Bài giảng Trang bị điện - điện tử BÀI TẬP CHƢƠNG 1 Trình bày nội dung nguyên tắc điều khiển theo thời gian, cho ví dụ minh họa phân tích Trình bày nội dung nguyên tắc điều khiển theo tốc độ, cho ví dụ minh họa phân tích Trình bày nội dung nguyên tắc điều khiển theo dòng điện, cho ví dụ minh họa phân tích Trình bày nội dung nguyên tắc điều khiển theo hành trình, cho ví dụ minh họa phân tích Vẽ phân tích sơ đồ điều khiển đảo chiều quay động KĐB hai vị trí, có bảo vệ q tải ngắn mạch Vẽ phân tích sơ đồ điều khiển hai động KĐB chuyển đổi tay tự động dùng Rơle thời gian Vẽ phân tích mạch điện điều khiển mở máy động KĐB qua điện trở phụ (Rp) chuyển đổi tay tự động dùng Rơle thời gian Vẽ phân tích mạch điện điều khiển mở máy động KĐB qua điện trở phụ (Rp) chuyển đổi tay tự động dùng Rơle thời gian, có đảo chiều Vẽ phân tích mạch điện mở máy động điện chiều kích từ độc lập qua cấp Rp theo nguyên tắc thời gian 10 Vẽ phân tích mạch điện điều khiển mở máy hãm động điện KĐB rơto lồng sóc đổi nối Y/∆ theo nguyên tắc điều khiển, khống chế 11 Vẽ phân tích mạch điện điều khiển mở máy động điện chiều kích từ độc lập qua Rp theo nguyên tắc dòng điện 12 Vẽ phân tích mạch điện mở máy động điện chiều kích từ độc lập qua cấp Rp theo nguyên tắc tốc độ 13 Vẽ phân tích mạch điện điều khiển mở máy hãm động chiều kích từ độc lập theo nguyên tắc tốc độ 14 Vẽ phân tích mạch điện điều khiển ĐCMC kích từ độc lập mở máy qua cấp Rp mạch phần ứng theo nguyên tắc thời gian, hãm động theo nguyên tắc tốc độ 15 Vẽ phân tích mạch điện mở máy động KĐB rơto lồng sóc đổi nối Y/∆ theo ngun tắc thời gian, có đảo chiều, có bảo vệ tải ngắn mạch 16 Các sơ đồ điều khiển có thử nhắp ĐHSPKT Hưng Yên _ Khoa Điện – Điện Tử 26 ... hình 1. 16 Học viên tự phân tích nguyên lý khâu bảo vệ -liên động 220V AP1 L1 L2 L3 N PE So F2 F2 AP2 S1 25 S2 K1 K2 K1 17 10 K2 S3 12 F2 11 PE 19 K2 K1 13 21 U1 V1 W1 M K1 K1 K2 15 23 H1 K2 H3... CTT điện mở tiếp điểm, động đƣợc cắt khỏi nguồn dừng lại L1 L2 L3 N PE L1 AP2 AB S0 K1 F2 10 S1 12 12 10 S2 K1 K2 Rp 18 16 14 18 16 F2 K2 S3 11 14 13 F2 U V W K1 M3~ H1 K2 H3 H2 0 Hình 1. 17 Sơ... Khoa Điện – Điện Tử 17 Bài giảng Trang bị điện - điện tử * Mạch điện điều khiển mở máy đổi nối Y-Δ + Sơ đồ mạch: Cho hình 1. 19 L1 L2 L3 N PE L1 AP1 S0 AP2 F2 20 S1 K3 K1 K2 10 12 18 F2 F2 S3 19