BÀI GIẢNG TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ 1 CHƯƠNG 4

Chươngư4: Hệưthốngưtruyềnưđộngưđảoưchiều 4.1.ưCácưsơưđồưtruyềnưđộngưđảoưchiềuưdùngưhệư thốngưT-Đ 4.1.1.ưĐảoưchiềuưápưdòngưtrongưmạchưphầnưứngưđộngư Trong hệ thống điều tốc đảo chiều, yêu cầu động điện thay đổi chiều quay Nhng muốn thay đổi chiều quay bắt buộc phải thay đổi chiều mômen điện từ động Mđt Từ công thức mômen quay động điện chiỊu M®t = KmΦId cã thĨ thÊy, chiỊu cđa M®t đợc thay đổi hai cách, đổi chiều dòng điện mạch phần ứng động cơ, thực tế thay đổi cực tính điện áp mạch điện phần ứng, hai đổi chiều từ thông Chươngư4: 4.1.ưCácưsơưđồưtruyềnưđộngưđảoưchiềuưdùngưhệư thốngưT-Đ 4.1.1.ưĐảoưchiềuưápưdòngưtrongưmạchưphầnưứngưđộngư 4.1.1.1 Mạch điện đảo chiều dòng phần ứng động + BBĐ sử dụng lu T sơ đồ chỉnh N T1 CK CK ∼ Ud B§ - ∼ § CK§ + T Hình 4.1: Mạch điện đảo chiều dùng đóng cắt có tiếp điểm T N Đ Ud BĐ T3 T4 CKĐ + T2 Hình 4.2: Mạch điện đảo chiều dùng đóng cắt không tiếp điểm tiristor 4.1.1.ư Đảoư chiềuư ápư dòngư trongư mạchư phầnư ứngư độngư 4.1.1.2 Mạch điện đảo chiều dòng phần ứng động Hình máy công tác yêu 4.3: Hệ sử dụng BBĐ có đảo dòng cầu đổi chiều quay thờng xuyên, đặc biệt máy có yêu cầu thời gian CL1 trình độ đảo ngắn thờng sử dụng Đ hệ truyền độ T-Đ với biến đổi có đảo dòng CKĐ BBĐ có đảo dòng đợc xây dựng từ hai sơ đồ chỉnh lu điều khiển dùng tiristor mắc song song ngợc Id CK CL2 thống truyền động đảo chiều động chiều dùng BBĐ có đảo dòng hai sơ đồ chỉnh l u mắc song 4.1.2.ưĐảoưchiềuưdòngưkíchưtừưđộngưcơ Do công suất kích từ chiếm khoảng ữ 5% công suất định mức, rõ ràng công suất của thiết bị đóng cắt sơ đồ chỉnh tiristor dùng để đảo chiều dòng cung cấp cho cuộn dây kích từ nhỏ nhiều thực đảo chiều dòng phần ứng, động công suất lớn dùng ph ơng án đảo chiều dòng kích từ tơng đối rẻ tiền Tuy nhiên, trình đổi chiều dòng kích từ xẩy chậm nhiều so với đổi chiều dòng điện mạch phần ứng, động có công suất trung bình, số thời gian mạch kích từ chiếm khoảng vài giây, cho dòng điện kích từ tăng giảm tự nhiên, việc đổi chiều dòng điện chiếm khoảng 10 giây Trong thực tế, việc đảo chiều quay động phơng pháp đảo chiều từ thông thờng áp dụng cho hệ thống truyền Chươngư4: 4.2.ưHÃmưtáiưsinhưcủaưhệưthốngưtiristorư-ưđộngưcơ 4.2.1.ưChếưđộưchỉnhưlưuưvàưnghịchưlưuưcủaưchỉnhưlưuưcóư điềuưkhiển Để có chế độ nghịch lu cần có điều kiện nh sau: > 900 EĐ < EĐ > Ud      Tõ c¸c biĨu thøc cã thĨ kÕt luận: Để sơ đồ chỉnh lu làm việc chế độ nghịch lu cần có điều kiện là: góc điều khiển sơ đồ chỉnh lu phải lớn 900, sức điện động tải (s.đ.đ ngợc) phải đổi chiều có giá trị lớn giá trị tuyệt đối điện áp chỉnh lu trung bình 4.2.1.ưChếưđộưchỉnhưlưuưvàưnghịchưlưuưcủaưchỉnhưlưuưcóư điềuưkhiển 4.2.ưHÃmưtáiưsinhưcủaưhệưthốngưtiristorư-ưđộngưcơ 4.2.2.ưHÃmưtáiưsinhưcủaưđộngưcơưđiệnưkhiưđiềuưchỉnhư giảmưtốcưhoặcưdừng Có nhiều máy công tác thực tế yêu cầu tăng giảm tốc dừng máy cách nhanh chóng, biện pháp rẻ tiền dùng cách hÃm động theo phơng pháp hÃm tái sinh, cho động làm việc đờng đặc tính góc phần t thứ HÃm tái sinh quay ngợc với tải hÃm tái sinh giảm tốc dừng máy với tải phản kháng khác điểm sau: (1) HÃm tái sinh điều chỉnh giảm tốc dừng máy, động làm việc góc phần t thứ hai, chiều tốc độ quay dơng, mô men quay đổi chiều thành âm; hÃm tái sinh quay ngợc động mang tải có tính chất động làm việc góc phần t thứ 4, chiều quay biến thành 4.2.2.ưHÃmưtáiưsinhưcủaưđộngưcơưđiệnưkhiưđiềuưchỉnhư giảmưtốcưhoặcưdừng (2) HÃm tái sinh quay ngợc động mang tải có tính chất trạng thái làm việc ổn định, hÃm tái sinh điều chỉnh giảm tốc dừng máy thờng trình độ, cuối phải trở góc phần t thứ ổn định đợc, cuối phải trở gốc tọa độ (động dừng) (3) HÃm tái sinh quay ngợc động mang tải có tính chất cực tính s.đ.đ động thay đổi theo chiều quay động để trì dòng điện động theo chiều ban đầu; hÃm tái sinh điều chỉnh giảm tốc dừng máy, từ góc độ động mà xem xét, dù phụ tải trình hÃm giảm tốc s.đ.đ động không thay đổi cực tính, muốn trả lại điện bắt buộc phải tìm cách làm cho dòng điện đổi chiều 4.2.2.ưHÃmưtáiưsinhưcủaưđộngưcơưđiệnưkhiưđiềuưchỉnhư giảmưtốcưhoặcưdừng Rd Rd n + ∼ + Ud1 CL1 n01 Id + E§ - - + E§ Id ∼ Ud2 - C n02 B - CL2 a A b Ic Id c H×nh 4.5: Sơ đồ thay hệ T-Đ sử dụng BBĐ có đảo dòng chế độ làm việc: a) Động chế độ động cơ, BBĐ chế độ chỉnh lu U d1>EĐ b) Động chế độ hÃm tái sinh, BBĐ chế độ nghịch lu E Đ c) Đặc tính điện trình điều chỉnh giảm tốc từ điểm A điểm B 4.3.ư Cácư phươngư phápư điềuư khiểnư BBĐư cóư đảoư dòng Các biến đổi có đảo dòng dùng hai sơ đồ chỉnh lu mắc song song ngợc đấu chéo hệ truyền động T-Đ có đảo chiều có hai phơng pháp điều khiển: điều khiển độc lập (còn gọi điều khiển riêng) điều khiển phối hợp (còn gọi điều khiển chung) 4.3.1.ưPhươngưphápưđiềuưkhiểnưđộcưlập Là phơng pháp điều khiển mà hệ thống làm việc, chế độ, thời điểm có van sơ đồ làm việc, van sơ đồ chỉnh lu không đợc cấp xung điều khiển không làm việc Khi cần đảo chiều dòng (đảo chiều quay điều chỉnh giảm tốc), ngời ta tác động vào mạch điều khiển để ngắt dòng qua van sơ đồ làm việc, cắt xung điều khiển van trì 4.4.3.ưThiếtưkếưmạchưlogicưkhốngưchếưđảoưchiềuưdòngư 4.4.3.2 Khối xử lý logic Tín hiệu vào: Nhận biết cực tính mômen: M > 0, tức lúc < 0, u M = "1", M < 0, tøc lúc > 0, uM = "0" Kiểm tra trạng thái khóa van: có dòng điện (các van mở), u z = dòng điện không (các van khóa), u z = "1" Tín hiệu : Khoá mạch phát xung sơ đồ chỉnh lu thuận FXT, u T = "0"; Mở mạch phát xung sơ đồ chỉnh lu thuận FXT, uT = "1"; 4.4.3.ưThiếtưkếưmạchưlogicưkhốngưchếưđảoưchiềuưdòngư 4.4.3.2 Khối xử lý logic 4.4.3.ưThiếtưkếưmạchưlogicưkhốngưchếưđảoưchiềuưdòngư 4.4.3.2 Khối xử lý logic Sau lợc bỏ đại lợng trùng lặp bảng 4.1 đợc bảng 4.2 Căn vào bảng giá trị thực, dựa vào điều kiện đóng ngắt phản xung đa đại số logic sau đây: u T = u N (u M u z + u M u z + u M u z ) = u N u M (u z + u z ) + u M u z  = = u N (u M + u z ) = u N (u M u z ) Hay: u T = u N (u M u z ) Mét c¸ch tơng tự xác định đợc uN:u N = u T (u M u z ) 4.4.3.ưThiếtưkếưmạchưlogicưkhốngưchếưđảoưchiềuưdòngư 4.4.3.3 Mạch điện kéo dài thời gian (tạo thời gian trễ) Sau mạch xử lý logic phát lệch chuyển đổi u N uN, cần phải trì khoảng thời gian cho phép tín đầu LG uLGT uLGN thay đổi theo uT uN Khoảng thời từ trễ cắt xung, ký hiệu tc thờng chọn lúc có lệnh khóa mạch phát xung đầu khối XLLG đến lúc có (không có trễ); khoảng thời từ lúc uv R ur lệnh khóa mạch phát xung gọi thời gian có lệnh cho phép mạch phát xung họat động đầu khối XLLG đến lúc có C lệnh mở mạch phát xung gọi thời gian trễ phát xung, ký hiệu tf, khoảng thời gian cần thiết để tránh t / Hình 4.9: Mạch tạo thời gian trễ dùng tợng ngắn mạch chiều u c =khi(Uđổi U c0 )(1 edòng ) + U c0 mạch R-C 4.4.3.ưThiếtưkếưmạchưlogicưkhốngưchếưđảoưchiềuưdòngư 4.4.3.3 Mạch điện kéo dài thời gian (tạo thời gian trễ) Nếu giả thiết U1 giá trị cực tiểu điện áp ứng với mức logic đầu vào phần tử logic (thực tế giá trị U phụ thuộc vào loại phần tử logic giá trị nguồn nuôi chiều), cã U − U c0 t = RC ln f thể xác định đợc thời gian trễ tf U mạch U1 R-C tạo (thay uc=U1): Thờng Uc0=0, nên thời gian trễ tf đợc viết lại là: U t f = RC ln U − U1 Gi¸ trị C là: C= tf U R ln U U1 4.4.3.ưThiếtưkếưmạchưlogicưkhốngưchếưđảoưchiềuưdòngư 4.4.3.4 Mạch điện bảo vệ liên động Khi làm việc bình thờng, hai lợng đầu u LGT uLGN mạch logic đảo chiều thờng có giá trị logic ngợc nhau, có mức logic (giá trị tín hiệu khóa mạch phát xung) Nếu phát sinh cố, hai đại lợng đồng thời trạng thái "1 xẩy tợng hai sơ đồ cchinhr lu đồng thời làm việc, gây ngắn mạch nguồn điện Để tránh cố xẩy ra, phần cuối điều khiển logic thờng bố trí thêm mạch điện bảo vệ liên động "1" tăng cờng Trong nhiều sơ đồ thờng không cần sử dụng mạch này, khối xử lý logic đà thùc hiƯn tèt nhiƯm vơ nµy 4.4.3.5 Mét vÝ dơ mạch logic đảo chiều Tín hiệu báo xung lấy từ đầu mạch so sánh sửa xung ux1 NOT1 IC3 IC2 TÝn hiƯu khèng chÕ chiỊu dßng t¶i IC4 &1 &5 &9 &2 &6 &10 &7 &11 &8 &12 NOT2 uLGT R1 IC1 &3 uM + &4 -U +U uT uN NOT3 uLGN uz Khèi lÊy tÝn hiệu ui0 chuyển đổi thành uz (trong khung nét ®øt) TO1 A Ra CL1 uz R2 B C Rb Rc CL2 TO2 CL3 TO3 Đầu nối chung nhóm van (Một đầu điện áp chỉnh lu) Tr1 R4 Tín hiệu khống chế cắt xung trớc đảo chiều D1 Tr2 D2 R3 C1 C2 Hình 4.10: Một ví dụ mạch logic đảo chiều 4.4.3.ưThiếtưkếưmạchưlogicưkhốngưchếưđảoưchiềuưdòngư 4.4.4 Ưu nhợc điểm hệ thống truyền động đảo chiều ®iỊu khiĨn ®éc lËp HƯ thèng trun ®éng ®¶o chiỊu ®iỊu khiĨn ®éc lËp sư dơng m¹ch logic ®Ĩ ®iỊu khiển trình đổi chiều dòng có số u nhợc điểm sau: Ưu điểm: Do có sơ đồ chỉnh lu làm việc nên không xuất dòng cân bằng, nhờ không cần dùng phần tử hạn chế giảm tổn thất công suất Nhợc điểm: Do xuất khoảng thời gian dòng điện không giai đoạn đảo chiều dòng nên làm xấu chất l ợng trình độ Hệ thống đổi chiều dòng điều chỉnh giảm tốc đảo chiều xuất xung dòng điện lớn, giai đoạn chờ tín hiệu LG cho 4.5.ư Hệư thốngư truyềnư độngư đảoư chiềuư điềuư ZCB1 khiểnưphốiưhợp ZCB2 ZCB1 id id V1 Zd M V2 M ∼ E§ Zd V1 V2 N ud1 ZCB2 N ud1∼ E§ ud2 = Ud1 ud2∼ ∼ Ud2 = b) ưưưưưư ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưa) Hình 4.11: Sơ đồ thay phần mạch lực hệ truyền động đảo chiều điều khiển phối hợp: a) Dạng chung; b) Khi phân tích điện áp chỉnh lu thành hai thành phÉn xoay chiỊu vµ mét chiỊu 4.5.­ HƯ­ thèng­ trun­ độngư đảoư chiềuư điềuư khiểnưphốiưhợp ZCB1 ZCB2 Id Rd V1 V2 M u=d1 N EĐ Ud1 Ud2 = Hình 4.12: Sơ đồ thay phần mạch lực hệ truyền động đảo chiều điều khiển phối hợp thành phần chiều 4.5.ư Hệư thốngư truyềnư độngư đảoư chiềuư điềuư khiểnưphốiưhợp 4.5.1.ư Hệư thốngư truyềnư độngư đảoư chiềuư ®iỊu­ khiĨn­ phèi­hỵp­tun­tÝnh 4.5.1.1 Quy lt phèi hỵp gãc ®iỊu khiển hai sơ đồ chỉnh lu Nh đà phân tích trên, điều khiển phối hợp tuyến tính, ta cã UMN = 0, tøc lµ: Ud1 + Ud2 = 0, hay Ud1 = - Ud2 Với giả thiết sơ đồ chế độ dòng liên tục thì: Ud1 = Ud0.cos1 Ud2 = Ud0.cos2, với Ud0 điện áp chỉnh lu trung bình sơ đồ góc điều khiển không 0 4.5.1.2 Các chế ®é lµm viƯc cđa hƯ thèng ®iỊu khiĨn phèi hợp tuyến tính + V1 M Id Rd + EĐ u=d1 Ud1 - Id V2 N + Ud2 - + = - V1 M Rd + E§ u =d1 Ud1 - b Id Hình 4.13: Sơ đồ thay hệ Rd E§ u =d1 Ud1 - = a + Ud2 - V1 M V2 N + + c Ud2 khiển phối hợp tuyến tính đối = truyền động đảo chiều điều V2 N + với thành phần chiều 1900: a) Khi EĐ > EĐ < Ud1 = -Ud2 b) Khi EĐ > EĐ > Ud1 = -Ud2 4.5.1.2 Các chế độ làm việc hệ thống điều khiĨn phèi hỵp tun tÝnh V1 M - Id Rd E§ u =d1 Ud1 + Id V2 N Ud2 + V1 M = + Rd E§ u =d1 Ud1 + + b Id Rd + E§ u=d1 Ud1 + = a - Ud2 + V1 M V2 N - - V2 N Ud2 = + c H×nh 4.14: Sơ đồ thay hệ truyền động đảo chiều điều khiển phối hợp tuyến tính thành phần mét chiỊu α1>900 vµ α2 U d = U d b) Khi EĐ < 4.5.ư Hệư thốngư truyềnư độngư đảoư chiềuư điềuư khiểnưphốiưhợp 4.5.2.ư Hệư thốngư truyềnư độngư đảoư chiềuư điềuư khiểnư phốiưhợpưphiưtuyến 4.5.2.1 Quy luật phối hợp góc điều khiển hai sơ đồ chỉnh lu phối hợp phi tuyến Nh đà phân tích trên, ®iỊu khiĨn phèi hỵp phi tun UMN < , tøc lµ: Ud1 + Ud2 < 0, hay Ud1 < - Ud2 Cã thĨ rót quan hƯ: α1 + α2 > 1800 hay α1 + α2 = 1800 + với >00 Biểu thức quy luật góc điều khiển hệ 4.5.2.2 Các chế độ làm việc hệ thống điều khiển phối hợp phi tuyÕn + Id Rd V1 M V2 N + + E§ u =d1 Ud - Id - Ud + = - V1 M Rd + E§ u =d1 Ud - - Id Rd V2 N + + E§ u =d1 Ud - b Id - = a + Ud V1 M V2 N + - Ud + Rd - E§ + c V2 N + - u =d1 Ud = - V1 M Ud = - d Hình 4.14: Sơ đồ thay hệ truyền động đảo chiều điều khiển phối hợp tuyến tính thành phần chiều < 900 > 900: a) Khi EĐ > EĐ < Ud1 < -Ud2; b) Khi EĐ > -Ud2 >EĐ > Ud1; .. .Chương? ?4: 4 .1. ưCácưsơưđồưtruyềnưđộngưđảoưchiềuưdùng? ?hệ? ? thốngưT-Đ 4 .1. 1.ưĐảoưchiềuưápưdòngưtrongưmạchưphầnưứngưđộngư 4 .1. 1 .1 Mạch điện đảo chiều dòng phần ứng động... lu) Tr1 R4 TÝn hiƯu khèng chÕ cắt xung trớc đảo chiều D1 Tr2 D2 R3 C1 C2 Hình 4 .10 : Một ví dụ mạch logic đảo chiều 4. 4.3.ưThiếtưkếưmạchưlogicưkhốngưchếưđảoưchiềuưdòngư 4. 4 .4 Ưu nhợc điểm hệ thống... ZCB1 khiểnưphối? ?hợp ZCB2 ZCB1 id id V1 Zd M V2 M ∼ E§ Zd V1 V2 N ud1 ZCB2 N ud1∼ E§ ud2 = Ud1 ud2∼ ∼ Ud2 = b) ­­­­­­ ưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưưa) Hình 4 .11 : Sơ đồ thay phần mạch lực hệ