giáo trình truyền động điện , chương 3

Chương ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 3.1 Khái niệm chung 3.2 Các tiêu chất lượng 3.3 Các phương pháp điều khiển động chiều 3.4 Các phương pháp điều khiển động không đồng 3.5 Điều khiển động đồng 3.6 Điều chỉnh tự động thông số đầu động 3.1 Khái niệm chung 3.1.1 Các định nghĩa a) Thơng số đầu hay cịn gọi thông số điều chỉnh mômen (M) tốc độ (ω) động Do M, ω trục mặt phẳng trạng thái [M,ω], nên việc điều chỉnh chúng thường gọi “điều chỉnh tọa độ” b) Thơng số đầu vào hay cịn gọi thông số điều chỉnh - Đối với động chiều: Rư (hoặc Rfư), φ(ukt, ikt), Uư - Đối với động KĐB: R2 (hoặc Rf2), R1, x1, U1 f - Đối với động đồng bộ: f 3.1 Khái niệm chung c) Nhiễu điều khiển: Có nhiều nhiễu tác động lên thông số đầu điện áp nguồn, tần số lưới điện, nhiệt độ môi trường, Tuy nhiên ta đặc biết quan tâm đến nhiễu chủ yếu: - Khi điều chỉnh tốc độ, thông số điều chỉnh ω, nhiễu chủ yếu mơmen cản (tải) Mc dịng điện tải Ic - Khi điều chỉnh mơmen dịng điện, thơng số điều chỉnh M I, nhiễu chủ yếu tốc độ ω d) Phần tử điều khiển thiết bị dụng cụ làm thay đổi thông số đầu vào 3.1 Khái niệm chung 3.2.2 Mục đích điều chỉnh thơng số đầu động (mục đích điều khiển) Tuỳ yêu cầu công nghệ: - Đặt giá trị làm việc trì mức đặt ω Ví dụ trì tốc độ làm việc phụ tải thay đổi ngẫu nhiên - Thay đổi thông số theo quy luật yêu t cầu Ví dụ thay đổi tốc độ theo quy luật hình bên - Hạn chế thơng số mức độ cho phép Ví dụ hạn chế dịng điện khởi động - Tạo quy luật chuyển động cho cấu công tác (trục động cơ) theo quy luật cho trước đầu vào với độ xác 3.1 Khái niệm chung 3.1.3 Điều chỉnh tự động a) Điều chỉnh không tự động tọa độ động 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 tương ứng ta đường đặc tính (nhân tạo) Khi động làm việc, nhiễu tác động vào hệ, thông số đầu vào giữ không đổi nên điểm làm việc động di chuyển đường đặc tính ⇒ hệ “điều chỉnh vòng hở” 3.1 Khái niệm chung 3.1.3 Điều chỉnh tự động b) Điều chỉnh tự động tọa độ động thực nhờ thay đổi liên tục thông số đầu vào theo mức độ sai lệch thông số đầu so với giá trị định trước, nhằm khắc phục sai lệch Như có tác động nhiễu làm ảnh hưởng đến thơng số đầu ra, thơng số đầu vào thay đổi động có đặc tính khác, điểm làm việc động dịch chuyển từ đường đặc tính sang đường đặc tính khác vạch đường đặc tính hệ điều chỉnh tự động Như : “Đặc tính hệ điều chỉnh tự động quỹ tích điểm làm việc động vơ số đường đặc tính hệ điều chỉnh vịng hở” Việc thay đổi tự động thơng số đầu vào thực nhờ mạch phản hồi Vì hệ cịn gọi hệ “điều chỉnh vịng kín” 3.2 Các tiêu chất lượng 3.2.1 Độ xác trì điểm đặt Xđ X: thông số đầu ra, Xđ giá trị đặt, Xtb giá trị trung bình thơng số đầu N: Nhiễu; Ntb giá trị trung bình nhiễu 3.2 Các tiêu chất lượng 3.2.1 Độ xác trì điểm đặt Khi nhiễu biến động phạm vi N = Nmin ÷ Nmax thơng số đầu thay đổi khoảng X = Xmin ÷ Xmax Độ xác điều chỉnh đánh giá sai số cực đại thông số điều chỉnh ∆Xmax so với giá trị trung bình Xtb phạm vi biến động cho phép nhiễu s% = ∆X max = ∆X max 100% X tb X max − X X tb = X max + X 3.2 Các tiêu chất lượng 3.2.1 Độ xác trì điểm đặt Khi điều chỉnh tốc độ, để đơn giản thay ω0 cho Xtb ∆ωc ứng với phạm vi thay đổi mômen từ đến Mđm để thay cho ∆Xmax, đó: s% = ∆ωc 100% = ∆ω* % = c ω0 β* Thông thường, s% < 10%, tuỳ yêu cầu công nghệ 3.2 Các tiêu chất lượng 3.2.2 Dải điều chỉnh (phạm vi điều chỉnh Dx) Dải điều chỉnh thông số X tỷ số giá trị lớn Xmax giá trị nhỏ Xmin thông số điều kiện làm việc (ví dụ giá trị nhiễu) X D X = max X Dx lớn tốt Xmax thường bị giới hạn khả chịu đựng điện Xmin bị giới hạn độ xác điều chỉnh cho phép khả làm việc ổn định hệ thống Khi điều chỉnh tốc độ động cơ: D= ωmax ωmin 3.2 Các tiêu chất lượng 3.2.3 Độ tinh điều chỉnh ϕ= Xi X i −1 (ϕ>1) Lí tưởng ϕ → 1: hệ điều chỉnh vơ cấp Cơng suất mạch điều chỉnh nhỏ điều chỉnh tinh 3.2 Các tiêu chất lượng 3.2.4 Mức độ phù hợp đặc tính tải cho phép động đặc tính máy sản xuất (dùng cho điều chỉnh tốc độ) Đ/n: Mômen tải cho phép động tốc độ làm việc mơmen động sinh cho dịng điện mạch Iđm Như động làm việc tốc độ định mức momen tải cho phép Mtcp = Mđm Khi điều chỉnh, tốc độ làm việc thay đổi, Mtcp khác định mức Mtcp = f(ω) Mtcp = f(ω) gọi đặc tính tải cho phép động 3.2 Các tiêu chất lượng Một hệ truyền động điều chỉnh coi tốt đặc tính tải cho phép động Mtcp = f(ω) bám sát (phù hợp) với đặc tính máy sản xuất Mc = f(ω) + Khi Mtcp (ω) trùng với Mc(ω) (lí tưởng): Trong toàn dải điều chỉnh tốc độ động làm việc với I = Iđm 3.2 Các tiêu chất lượng + Khi Mtcp(ω) không phù hợp với Mc(ω) hình dưới, động làm việc tốt (với I = Iđm) tốc độ (ω = ω2) Trong vùng tốc độ ω2 ÷ ω3, Mc Mtcp nên động bị tải, I > Iđm gây hư hỏng cho động 3.2 Các tiêu chất lượng 3.2.5 Các tiêu chất lượng động - Độ ổn định - Độ điều chỉnh - Thời gian độ… 3.2.5 Tính kinh tế hệ điều chỉnh - Vốn đầu tư ban đầu - Chi phí vận hành bảo quản thay thiết bị - Độ tin cậy tuổi thọ - Tổn hao lượng hệ điều chỉnh - Năng suất máy sản xuất hệ điều chỉnh mang lại ⇒ Hiệu kinh tế, thời gian hoàn vốn,… 3.3 Các phương pháp điều khiển động chiều Thực chất việc điều chỉnh tọa độ lại làm biến dạng đặc tính cơ, nghĩa tạo đặc tính nhân tạo Vì phương pháp điều khiển động phương pháp tạo đặc tính nhân tạo Uư Rfư φ 3.3 Các phương pháp điều khiển động chiều 3.3.1 Điều khiển điện trở phụ mạch phần ứng 3.3.1 Điều khiển điện trở phụ mạch phần ứng ω= U ®m R R + Rf − − −t I − = ω0 − − I − = ω0 − M kφ®m kφ®m kφ®m βr βr = ( kφ®m )2 R − + Rf − β* = r R*−t Khi thay đổi Rfư ta thay đổi tốc độ, dòng điện momen khởi động động Tuy nhiên, phương pháp có nhiều nhược điểm phần tử điều khiển Rfư đặt mạch lực độ cứng đặc tính thấp 3.3.1 Điều khiển điện trở phụ mạch phần ứng + Hiệu suất hệ truyền động tải định mức Mđm: ηRf = M ®m ω M ( Rf ) M Rf Pcơ = = đm ®m = η®m − ®m P®iÖn U ®m I ®m U ®m I ®m U ®m I ®m ∆ωRf độ sụt tốc độ Rfư gây ra: ∆ωRf = ⇒ Rf − I ®m kφ®m M ®m ∆ωRf kφ®m I ®m R f − I ®m R f − I ®m = = = R*f − U ®m I ®m U ®m I ®m kφ®m U ®m ηRf = η®m − R*f − 3.3.1 Điều khiển điện trở phụ mạch phần ứng 10 ... λ.Ru = 2,5 . 0,1 46 = 0 ,3 65Ω Rut2 = λ2.Ru = 2,5 2. 0,1 46 = 0,9 12Ω - Điện trở đoạn: Rf1 = Rut1 – Ru = 0 ,3 65 – 0,1 46 = 0,2 19Ω Rf2 = Rut2 – Rut1 = 0,9 12 – 0 ,3 65 = 0,5 47Ω 17 Bài tập Quan hệ số cấp điện trở... ( 1,1 ÷ 1,2 )Ic, tính λ tính I1 Từ xác định cấp điện trở phụ Ví dụ 3. 2 Cho động kích từ song song 25kW, 220V, 420vg/ph, 120A, Ru*= 0,0 8 Khởi động cấp điện trở phụ với tần suất lần/1ca, làm việc ca, mômen... 151A, Rư = 0,0 7Ω Đáp án 13 3 .3. 1 Điều khiển điện trở phụ mạch phần ứng b) Ứng dụng điều chỉnh dịng điện mơmen q trình khởi động tăng tốc Rư *= 0,0 4÷ 0,0 5 ⇒ I*nm = M*nm = 1/Rư* = 20÷25 ⇒ phá hỏng 3. 3.1