TRỌN BỘ TÀI LIỆU ĐIỆN TỰ ĐỘNG HÓA

[r]

Equation Chapter Section 1Giới Thiệu Chung -TB điều khiển hệ tự động cục

VD : - Máy phát : Thông số cần điều khiĨn U,f a) - ỉn ¸p : U - Động : I,M,W

Suy nội dung : -Thiết lập sơ đồ nguyên lí thiết bị -Tính chọn phần tử hệ

-Tính toán hệ thống

Bài Các loại thiết bị điều khiển ( TBTĐ )

Phõn loại theo nhiều dấu hiệu khác VD : - Hệ trì xđặt = const

- Hệ tuỳ động xđặt bất kì,ngẫu nhiên

- Hệ phơng trình xđặt hàm cho trớc

Suy học hệ điều khiển Đ ( hệ trì ).Từ suy hệ khác

BàI Các bớc tính toán thiết kế thiết bị điều khiển Yêu cầu thiết kế

- Đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ cho trớc + Xuất phát từ địa sử dụng Đ ( dùng để làm ) + Chỉ tiêu, số liệu công nghệ :

VD : P, w, D, Ikđ , dw/dt

Sản phÈm

- Sơ đồ thiết bị ( hệ thống )

- Chọn đợc, chế đợc phần tử hệ - Thông số đặc tính làm việc hệ VD : xđmax , xđmin ,xđặt dm ,xramax ,xđm

Đặc tính cơ, đặc tính độ hệ thống điện

Phần tử điều khiển

Bộ biến

i

Phần tử CH

Các bíc tÝnh to¸n :

1 LÊy sè liƯu : tìm hiểu yêu cầu tổng

- Số liệu máy sản xuất (Mc (Fc), Vmáy ) suy I, Wđc, Pđc

- Yêu cầu công nghệ - Số liệu nguồn điện

- Những yêu cầu khác ( kinh tế, lực vốn, môI trêng…) TÝnh chon §

- Tính chọn Pđ, WĐ đm, loại Đ, cấp điện áp,chế độ phụ tải…

3 Dự kiến ( thiết kế sơ ) sơ đồ nguyên lí chung hệ thống (hở, không tự động )

VD: động chiều ,chọn hệ CL_Đ

- c«ng suÊt 100kW suy CL 3fa cầu_Đ

- công suất 1kW suy CL 1fa cầu_Đ

a mt sơ đồ suy so sánh suy chọn (kế thừa: dựa vào hệ có, lấy tơng tự )

4 Tính chọn phần tử sơ đồ ( chủ yếu Đ chọn trớc (bớc ) suy ta chọn biến đổi phần tử điều khiển),có thể phần

5 tính tốn thơng số đặc tính tĩnh hệ tự động ( tính tốn tĩnh ) a ,lập sơ đồ tự động ( có khâu đặt tín hiệu phản hồi tín hiệu đầu tín hiệu trung gian).dự kiến loại hệ rự động

- HÖ tr× cã sai sè tÜnh (hƯ tÜnh ) - Hệ phi tuyến

b ,Tính toán hệ số phản hồi chọn phần tử mạch phản hồi

c ,Dựng đợc đặc tính vào phần tử điều khiển biến đổi

d ,Dựng đặc tính tĩnh hệ tự động e ,Đánh giá chất lợng tĩnh hệ - Các thông số biên hệ

- Độ xác trì đại lợng đợc điều khiển - Đ

Thông số biên: xđặt đm (Uđặt ) suy Wđm , Iđm Uđm.,Uphi (đm)

- xđặt max <=> xmax - xđặt <=> xmin

Độ xác quan tâm ss tốc độ

w% = wo.uđm.100% /w

là cho trớc từ yêu cầu công nghƯ

f ,kiểm nghiệm số liệu tính

Nếu chất lợng khồng đạt u cầu phảI chọn lại tính lại thông số

+ Xph, kph

+ Hệ số khuếch đại hệ thống

k = kbd.kđ.bptđk (thờng để phát triển chất lợng b tng )

VD :khi chất lợng (tĩnh) thấp phảI tăng bph

6 Tớnh toỏn ng lc h tự động

a, Thiết lập sơ đồ chức hệ tự động

c, Khảo sát độ ổn định tĩnh hệ tự động (dựa vào tiêu chuẩn xét ổn định)

d, Đối với trờng hợp khơng ổn định tính tốn chọn khâu hiệu chỉnh ( dùng phơng pháp gián tiếp)

e, Dựng đặc tính độ x = f(t) /xdat=const,đánh giá tiêu chất lợng

động

- Số lần dao động - xmax

-

xmax% = xmax.100%/x ≤ 60%.

BàI Tính toán công suất Đ điều chỉnh - Gồn hai loại Đ :

+ Loi không điều chỉnh :chỉ làm việc cấp độ

+ Loại có điều chỉnh :làm việc nhiều cấp khác nhau, tốc độ đợc điều chỉnh điện

*, Trớc hết tính tốn cơng suất u cầu để chọn Đ ( thông thờng ) loại không điều chỉnh cho kết thông số định mức Đ

*, KiĨm nghiƯm theo ®iỊu kiƯn ®iỊu chØnh

=> Chọn sơ Đ kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, tảI, khởi độngkiểm nghiệm theo điều kin iu chnh

1 Lý thuyết phát nóng làm nguội Đ

- Tớnh toỏn nhit độ Đ làm việc, nhiệt độ cho phép vật liệu cách điện Đ

- Đóng điện với công suất Pc  Trong động tổn thất p

p = Pc 

 

 Gây nhiệt độ theo hàm mũ ( thay nhiệt độ  (t) hay nhiệt sai )

 = o®-( b®- o®)e-t/Tn

Tn :hƯ sè thêi gian nhiƯt

 o® = 

 A :hƯ sè t¶n nhiƯt cña D 

Tn =

C

A C :nhiƯt dung riªng cđa D

P c

Pc

Chia khoảng thời gian t1, t2, t3

- Trong t1 ;

 o® = P 

  b®1=0  (t) tăng

t

Đóng

Ngắt

t1 t2

Pc1 Pc

t

p

p1

- Trong t2 :  o®2 = P 

  b®2= c1 , 2(t) tăng

- Trong t3 :  o®3 = P 

 bđ2= c2 , 3(t) giảm

Khi Pc(t) đờng nhiều bậc   (t) đờng ca xuất 

max   cp với  cp nhiệt sai cho phép Đ, đợc định vật liệu

cách điện

- Nu Pc (t) vi t dàI   max  tb  chọn công suất Đ theo

trong th«ng sè nµy

  (t) Pc(t)

2, Phân loại đồ thị phụ tảI : 3loại - DàI hạn

- Ngắn hạn

- Ngắn hạn lặp lại

 Tơng ứng chế độ làm việc Đ

Để chọn công suất Đ vào chế độ làm việc, loại phụ tải

3, VD : Tính chọn cơng suất Đ cho tait dàI hạn ( dùng Đ cho chế độ làm việc dàI hạn )

Giả thiết có phụ tảI dàI hạn biến đổi Pc(t)

to®3=p3 to®2=p2 to®1=p1 p

*, Bớc 1: Chọn sơ Đ ( nguồn điện cấp điện áp, yêu cầu để dự kiến đ ) - Tính tốn cơng suất trung bình

Pctb =

Pci.ti ti



 Chän P®m = 1,11,3 Pctb  Tra P

- Có trờng hợp đồ thị phụ tảI cho theo mô men Mc = f(t)

Mctb =

Mci.ti ti



 Chọn Mđm  1,11,3 Mctb  Có Đ số liệu cần thiết “đồ th ph tI tnh

Thông số Pđm, M®m, I®m, Mmax, J

*, Bíc 2: KiĨm nghiƯm Đ theo điều kiện phát nóng

- Xõy dng đồ thị phụ tảI toàn phần ( đồ thị phụ tảI xác ) gồm phụ tảI tĩnh( Pc, Mc )các phụ tảI xuất trình độ (Mkđ,Mhãm)

Tơng ứng với loại công suất đóng

Hoặc phảI hiệu chỉnh khoảng thời gian ảnh hởng thời gian trình độ

Mđộng - J dw

dt ( qua hÖ M-Mc= dw

dt M= dw

dt +Mc)

Không khác xa đồ thị Mc=f(t) Pc=f(t) xác định lại công suất hoặc

mômen Đ kiểm nghiệm lại công suất Đ

t

t1 t2

Pc1 Pc(t)

t3 Pc2

*, Kiểm nghiệm lại công suất Đ theo phơng pháp sau :

a, phng phỏp tính tổn thất ttrung bình, từ đồ thị phụ tảI toàn phần quan hệ  = f(p) vẽ quan hệ p=f(t)

Ptb=

Pci ti ti

 



 so s¸nh Pđm Đ

Ptb Pđm tb   cp

 phơng pháp tơng đối xác vấn đề phảI biết =f(t)

b, Phơng pháp dùng đại lợng đẳng trị

Pi, Ptb , Pđm phụ thuộc vào I2  M2  P2

Pi  I2 , P®m I2®m

Mđẳng trị =

Mi.Mi.ti ti



 M®t M®m

Pđẳngtrị=

Pi.Pi.ti ti



 P®t  P®m

Chú ý: Trong số trờng hợp có đủ số liệu u cầu tính tốn có độ xác cao nguời ta suy từ đồ thị phụ tảI tính tĩnh ( Pc, Mc )và

phụ tảI động Đ để lập nên đồ thị phụ tảI toàn phần theo dịng điện I=f(t)

I®t=

Ii.Ii.ti ti



 I®t  I®m

*, Kiểm nghiệm theo điều kiện tảI khởi động MmaxD  Mcmax

động chiều : MmaxD= (22,5)Mđm

ĐCKĐB có: MmaxDMth=x.Mđm  0,81Mth xét đến khả tảI 10%

t

t1 t2

J Pc(M)

t3 Pc2

Pc3

ĐCĐB coc : Mmax (22,5)Mđm

Mcmaxtrong máy khí = Mđm

Mkđ Mco với Mco mômen cản lúc máy không quay

- Đa số máy khí Mco Mđm

- TảI nặng nh máy vận chuyển, máy ma sát nhớt Mco Mđm

Động chiều : Mkđ (22,5)Mđm

ĐCKĐB : Mkđ=Mnm=bM.Mkđ

*, Bớc 3: Kiểm nghiệm Đ chọn theo điều kiện điều chỉnh nhiệt độ - Tiêu chuẩn kiểm nghiệm :

Đối với Đ chọn điều kiện thoả mãn yêu cầu nhiệt độ : đặc tính momen tảI cho phép Đ phảI phù hợp với đặc tính máy sản xuất

Mccp(w) Mc(w)

a, Mc(w) đặc tính máy sản xuất

- Cã d¹ng Mc = wq

- q0=0 đặc tính cần trục

- q=1 đặc tính ma sát nhớt - q=-1 đặc tính máy tin - q=2 c tớnh qut giú

b, Đặc tính mômen tảI cho phép Đ, Mccp = f(w).Mccp :mômen tảI cho

phép Đ

- Định nghĩa : mômen tảI cho phép mômen sinh dòng điện mạch dòng điện định mức

Nếu đặt trục Đ mômen cản Mc=Mccp dòng điện Iđ=Iđm. Nếu điều chỉnh tốc độ làm vic ca wlv=wm Mccp=Mm

Nếu wlv wđm I=Iđm Mccpphơng pháp điều chỉnh

- Nói chung loại Đ phơng pháp điều chỉnh cho ta quan hÖ Mccp

= f(w)

*, §èi víi §C1C: M= k.I. Mccp=k .I®m §iỊu chØnh điện trở phụ mạch phần ứng

q=0

q=1

u=u®m=const

Rt=R+Rf=var =

®m = const

 Mccp = b .Iđm= Mkđ= const không phụ thuộc vào w.

Phù hợp với tảI cần trục

Phơng pháp điều khiển điện áp phần ứng với : u=var; Rt=const;

=®m = const Mccp=k.I®m ®m= Mđm=const.

Phơng pháp điều chỉnh từ thông với:

u=u®m =const ; Rt=R = const ; = var M= k Iđm biến thiên.

Xem k phụ thuộc vào w từ phơng trình cân điện áp mạch phần ứng ta có:

Mccp

Mdm w

U= E + I.R

U®m= E + I®m.R = k .w + I®m.R

Do I®m.R nhá nªn bá qua

k =

Udm w =

A

w  Mccp=

Udm Idm B w w

Phù hợp với tảI máy tiện

*, i vi máy điện xoay chiều: phơng pháp thay đổi: f, u(stato), Rf

Mccp

Mdm w

Mccp

w

M= 2 t I R w s

Mccp= 3I22đm.R2t/ w0.s Phơng pháp điều khiển:

R2t=const ;

2t

R

s =const =

2t

dm

R

S R

2t= Rf + R2

Mccp =

2 2 t dm I R w s = A s

Phù hợp với tảI quạt gió

*, Phơng pháp điều chỉnh f:

Lỳc thay đổi f để điều chỉnh w kết hợp với điều chỉnh điện áp th c M M  

= const ( Mc= M®m )

u1 biến thiên theo dấu hiệu : tần số mômen trục Đ

u* 1= f*

*

c

M

= f*. W*q

VD : Mc = const ( tảI cần trục ) có u1*=f*

1

u

f =const  Luôn đạt đợc tiêu chuẩn Mccp(w) phù hợp Mc(w)

MthD(w) phï hỵp Mc(w)

S=0

S=1 Mccp

Sự phù hợp Mccp(w) Mc(w)

Phù hợp Không phù hợp

Ton dI có D=

max

` w

w Đạt đợc điều kiện I= I

®m

Mccp Mc I=Iđm w=w1 ; = cp ; Đ đầy tải

w>w1 ;Mccp<Mc I>Iđm tải

w<w1Mccp>McI<Iđm non tải

Mc=const w

w

M Mth=const

Mccp

Mc w

Mccp wmax

wmin

Mc

Mmax

Bài 3: Tính toán khâu hạn chế dòng điện hệ có Đ chiêù

1, Vấn đề hạn chế dòng điện phần ứng Đ1C ,Máy điện.Những trờng hợp dòng điện lớn Đ1C ( khởi động , hãm ,hãm ngợc, táI sinh,động năng, trình độ, non tảI, ngắn mạch )

- Gía trị cần hạn chế Icp =( 22,5 )Iđm điều kiện phát nóng Đ, điều kiện

chuyển mạch ( bảo vệ cổ góp )

- Nếu tảI lâu dàI xét điều kiện phát nóng - Nếu dòng lớn xét điều kiện chuyển mạch

VD: dòng khởi động, đảo chiều,ngắn mạch

- NÕu Đ có điều chỉnh từ thông ( tức có nlv>nđm ) giảm Icp ( tuỳ loại Đ )

2, Những dạng sơ đồ hạn chế dòng điện Đ1C

- Tuỳ theo mục đích cần hạn chế dòng điện loại hệ truyền động mà ta có sơ đồ rêng (có sơ đồ dùng chung cho tất mục đích hạn chế I)

VD: Khởi động Đ1C từ w=0 tới wđm ( sơ đồ hạn chế Ikđ); hệ có Đ đóng

vào u=uđm ;  = đm lúc bắn tự động hệ điều khiển rơle dùng

®iƯn trë phơ mạch phần ứng (35) cấp

Dựng cụng tc tơ 1G 2G rơle thời gian kèm theo Khi hoạt động k đóng (E) với tồn Rf

Ik®=Ik®max=

u u

U

R Ruf 2  2,5 I ®m

Khi k mở Rth kđtính trễ (<1s) sau 1G đóng cắt phần điện trở

VD2 : Khởi động tăng tốc từ  =  lv  lv>đm ( trờng hợp Đ

có điều chỉnh , lúc làm việc <đm việc khởi động xảy qua gđ

GĐ1 :nh , khởi động từ =0  m vi m , u=um , Ruf=(35)cp

cắt dần tíi

kt 

k

u

1G 2G

RDC

RDC 2G

1G u

GĐ2 :Khi tăng tốc =đm , chuyển sang giai đoạn 2.(cho tín hiệu

giảm (I tăng vợt Iđm)) Cần có khâu hạn chế I

Trong giai đoạn R 13-16 thông, Rss ( = đmmax)kết thúc giai đoạn

một 2G đóng Rss điện Vào giai đoạn  giảm mà w cha tăng tơng ứng

I=

u u

U kw R



tăng Rnt R

k

u

1G 2G

RDC

6

kt R

R

RDC Start k

11

16 14 12 10

k 1Rth 2Rth

1G

1Rth

2G 2Rth Rss

11

3

5

7

9

 Rơle tác động theo kiểu xung

3, Sơ đồ hạn chế dòng điện Đ BĐ_Đ tự động vịng kín - Phần lớn hệ thờng gặp vịng kín

- H/s I truờng hợp : khởi động, hãm, đổi chiều, tảI, ngắn mach Thờng chỉnh định cho khâu hạn chế dịng hoạt động

kho¶ng

Ing I Idừng

Ing dòng điện phần ứng giới hạn tảI nguy hiểm Ing=1,51,7Iđm

Idg Dòng ngắn mạch cho phép Idg=Icp=22,5 Iđm

- HƯ B§_§ : +, F_§

+,CL_§ gåm CL liên tục CL băm xung

F D

- M¸y ph¸t : Ud = kf Uf = kf kcl Udk

- ChØnh Lu : Ud= ud=udocos = kfudk

Ud  Udk để hiệu chỉnh I Udk = f(I) Thể mạch phn hidũng

điện (phần âm )

- To đặc tính rơle theo tín hiệu (để ngắt dịng)

Đặc tính rơle ( ngắt dịng ) đợc thể nhờ tổ hợp( Dnd, U0 )

- HÖ số phản hồi dòng: Kpi=

pi u

U I = R

do

F

Dng

Udat

Upi=IuRdo=KpiIu

Ung=Upi-U0

Chän U0= kpi.Ing

*, Khi I<Ing th× Upi<U0  Dng khoá I<Ing khâu phản hồi không tác

ng ,Uping = BĐ làm việc giá trị Uđăt , Uk=Ut

ub = kbUđm = kb Udăt w=

b u ut

U I R k 

=w0 -

u ut

I R

k  xác định Uđăt ứng với Iđm

w®m=

dat

kb U

k - ut dm

R I k

Thay Ud , Ing vào phơng trình đặc tính  wng=

*, Khi I  Ing  Upi = kpi I  Uo Đng thông khâu ngắt hạn chế I hoạt

động  Uping= Upi – U0

Uping= kpi ( I- Ing) Uđk =Uđăt kpi ( I- Ing)

Ub = kb Uđăt + kbkpi Ing kb kpi I  w =

b ut u

U R I k = b

k k U

dăt +

b pi

k k k I

ng -

ut b pi

R k k k 

I

 w = w0 -

ut b pi

R k k k 

I

- Nếu cho BĐ_Đ  Kb , k, Rt từ phân tích  Uđăt

- Cần xác định kpi để tạo Id= Icp thay w=0, I=Idg kpi - Giữ không đổi Uđăt ,Ing kpi ảnh hởng tới tốc độ dốc

ĐTC quy định giá trị Idg

I

Idm Ing

W0

Điều chỉnh Idg cách biến đổi kpi hệ số cảm biến dòng điện khếch đại

khâu phản dòng

iu chnh Ing bng cỏch thay i U0

4, Cảm biến dòng điện : Lêy upiI

VD: Dùng điện trở Rđo nhỏ để ảnh hởng tới R7mV/100A Giá trị

®iƯn trở Rđo phụ thuộc vào môI trờng làm việc

Thêng dïng hƯ CL bé c¶m biÕn phÝa xoay chiÒu

Upi = Kccd UR0

VD: Dïng CLD cầu pha nh hình vẽ, KCLD = 2,34

URO= R0 I2BD = R0 (v)

I2= 140A  chän BD lo¹i 150/5 I2BD=

140

150 < 5A R0 =I2BD R0 < ôm

Hệ số phản hồi kpi =

pi u

U I =K

CLDkbd kiCLt

*, Lấy Uping hệ đảo choir I đảo chiềuupi đảo chiều

Chän Dng theo trêng hỵp nguy hiÓm nhÊt I=Ing Upimax

I2

Upi R

0

Bài 4: Tính tốn khâu phản hồi tốc độ Phản hồi dịng dùng để trì hay hạn chế IĐ hạn chế M

- Duy trì tự động : Hế có wlv xác, độ xác

s% = dat

w w



100%

s% scp theo yêu cầu công nghệ sản xuất w nhiễu phụ tải  độ cứng ĐTC

- Thực tế sử dụng Đ: wdăt = w0 cấp tốc độ đặt w ss

độ sụt tơng đối

 M  M®m

F

+

Khi wđ thấp s lớn ( wđăt= w0) tính toán khâu

phn hi tc cấp w’

1, Nguyªn lÝ VD: dïng hƯ B§_§

- Điện áp phản hồi tốc Upw=Uft=kpw.w

Uđk= Uđăt Upw = Uđăt kpw.w

Víi w=

b ut

U R

I k k , U

b = kb U®k=kb (U® - wkpw) w=

( )

d

b pw

k U wk k



-

ut u

R I k

Mdm

M M w

s%=

S’%= W0

Wo’

F

FT

Upw

Udat

w=

b d

k U k -

b pw

k wk

k - ut u R I

k

w=

b d b pw k U k k k k       

  -

ut u b pw R I k k k k         

- Viết phơng trình ĐTC thấp tính đợc s% max Uđăt

- Nếu tạo s% max < scp hệ đạt yêu cầu cụng ngh cho trc Thay vo

phng trình Uđăt= U®min , I=I®m  s% max= w w 

<scp Uđătmin

*, Cú th xột n gin wc= const tất cấp độ

Xác định đặc tính cao theo số liệu định mức hệ xác định theo Đ Uđmin=

max

d

U D

D_ dảI điều chỉnh tốc độ xác định kpw gần nhanh

2, S thc t

- Với hệ điều khiển Đ theo BĐ_Đ, xó mặt khâu phản hồi theo I ( ngắt), theo w ( liªn tơc)

Mdm

wc

- Cho trớc số liệu Đ, biến đổi , Udkmax, kb , số liệu

tr×nh công nghệ sản xuất máy,scp Mmax , Icp , Ing

- Kết quả: Đặc tính tĩnh

Trc hết tính tốn khâu phản hồi tốc độ ( vùng ) a, Xác định thông số hệ ứng giá trị định mức

- Từ số liệu định mức Đ: wđm nằm đờng ĐTC cao nht (cú

U đăt max )

Upw=Upw w

Udk

I2

R0

M(I)

Idm Ing Idg

wmin wdm

wc

Vung

w=

1

b ut dat

b pw b wp

k R

k k

U

k k k k

k k        I®m

 Xác định kpw , Uđmax chọn trớc thơng số đó.

VD: Chän tríc kpw cách chọn trớc cảm biến (FT).VD FT

100v, 1000v/phót

Kpw =kpt =

FT FT u w = 100 1000.2 60 

xác nh Umax

Kiểm tra có BĐ, Uđkmax =10v Udo= Uđmax =220 v

ĐÃ tính Uđmax , kpw , wđm= wmax phảI có Uđkmax= Uđmax- Uđm bpw =10v

b, Tính toán số liệu ĐTC thấp

wmin =

min

1

b ut d

b pw b wp

k R

k U k

k k k k

k k        I®m  max w

D xác định Uđăt min womin

KiÓm tra : 0min

c

w w

scp

- Nếu không thoả mÃn tăng kpw tăng kb

1, Chọn lại cảm biÕn

2, Dùng thêm khuếch đại thời gian Vùng 2: Tính tốn khâu phản hơì dịng

a, Viết phơng trình đặc tính vùng với khâu phản hồi Uđk =Uđăt – kpw w – kpi I + kpiIng

Uđk =( Uđăt + kpiIng ) Kpw w –kpiI

Xác định kpi Idg = Inm < Icp ( có k , kb , kpw )

- Viết phơng trình ĐTC có khâu phản hồi Uđk = vào Ub=kbUđk

thay Ub vào phơng trình tốc độ: w=

b ut

u R

k  k I

w( 1+

wp

b

b )= b b k U

đăt +

b pi

b k k I

ng -

b pi ut

b b R b



I

w= 1

b pi b

dat

b pw b wp

b k b

k b

U

b b k k

k k

 

 



 

Cho w = 0; Uđăt = Uđmax ; I = Icp tÝnh Kpi

Chó ý – Chọn kpw thông số tơng ứng

- Trên ĐTC thấp có Uđmin

- kpi ĐTC cao nhÊt , víi U®max

Trong bàI 3, xác định thơng số đặc tính hệ BĐ_Đ Bớc 4: Của thiết kế BĐ_Đ

- Tính kb u cầu KĐ hay khơng , có đảm bảo scp

- Kpw có đảm bảo scp không

- Kpi đảm bảo Icp

- Chọn Ing :Xác định vùng cần hạn chế dòng dựng ĐTC

hÖ

I

Idm Ing

W0

wng wdm

Bài : Tính toán lựa chọn phần tử chủ yếu hệ điều khiển Đ

( bớc bàI toán thiết kế điều khiển ) Để tính tốn cần có sơ đồ thể VD hệ CL_Đ

1, Bé chØnh lu ®iỊu khiĨn

- BA _V _KC kháng catôt, KA_kháng anôt

- Bộ tạo xung dịch pha TX_DF ( ngoàI cịn có tb đóng cắt bảo vệ ) - Đ_cho trớc bớc

- Sè liƯu cho trc cđa anôt : Pđm, Uđm , Iđm , nđm , D= n®m/nmin

- P®m = Pd , Sba , Sa (mạch tảI chỉnh lu )

- Uđm Udmax Udo (điện áp chỉnh lu lớn )

Udmax , Udo phảI đảm bảo cho Đ làm việc chế độ ĐM với U = Uđm

Udmax = b wđm + IRut

Udmax ; Udo Udocos  víi

0

5 10  ; 

R + Rb® = R+ R dc

RCL = RBA +Rk + m

 XBA

- Tính sơ sụt áp ; 10% § Udmax =U®m + 10%U®m

BA

KC Ul=U1

U2

KA

- TÝnh điện áp yêu cầu thứ cấp MBA : Udo = sin 2 m m 

 u2

u2 =

0

d u

u

k hc U

dmax= cos u Udo k  10  

- S¬ cÊp MBA : u1=u2

- HƯ số biến áp kba=u2/u1

- Dòng điện : Iđm Id Ivan Itb I2

Ivan= ki Id -kitb tia pha 1/3

- Kđt tia pha lµ

3

I2 =kvan Ivan ( thø cÊp biÕn ¸p )

I1= I2 /kba

Víi BA cã U1 ; U2 ; I1 ; I2 th× SBA=

1 1 2

2 m I U m I U

2, Cuộn kháng anôt ( cuộn kháng phía xoay chiều CL ) *, Tác dụng

- Để giảm ¸p nguån U2

+ CL kh«ng cã BA

+ CL dùng BA không phù hơp ( VD: BA điện lực ) - Giảm tốc độ dòng qua tiristor :

Theo catalog tiristor có (diT/dt) cp hạn chế diT/dt Xluoi ,XBA Nu khụng

thì cần phảI thêm XBA

- s khụng có BA

- CL có BA : xBA nhỏ không đủ để hạn chế

BACL cã un% lín ,BA§L un% = 35 %

BACL cã un% = 812 %

*, C¸ch tÝnh

a, TÝnh KA theo tác dụng giảm áp: U2 U2 yêu cầu (điện áp yêu cầu cần tạo

ra Udo/ku)

Udo=Udmax ; UđmĐ

UBA = U2 U2yc

UBA = U2 U2yc =U nối kháng U dòng điện IKA =I2BA ( giá trị hiƯudơng )

SBA –m UkAIkA

Khi Ti+1 më cã It u2b – u2a =L

T

di dt



; U2dmax ; L

( t)

cp

di yc

dt



2LKA = L yc LBA ; IKA = I2BA

3, Khoảng catôt ( kháng phía 1c CL)

- Lọc thành phần xoay c dòng điện CL ( dòng tải )

- Hạn chế vùng dòng điện gián đoạn tải (i=id) đảm bảo cho i ,id liên tục

đặc biệt coi trọng sơ đồ CL cấp cho phần ứng Đ Khi I = nhấp nhô

 Đ làm việc không ổn định , độ tăng không nhanh hạn chế.

i I+1

U2a U2b

Ud , id

-Trong sơ đồ CL thuận nghịch dùng hệ thuận nghịch ( hệ truyền động đảo chỉều )

Hạn chế dòng điện kí sinh nhóm thuận nghịch CL dòng

cân b»ng Icb

a, Tính kc để lọc thành phần xoay chiều id (i)

u®= f(t)

ud - udocos =

2

sin cos m

U m

 



Thành phần xoay c có chứa sóng hàI tần số khác

Fk=kmf (f_lới dòng thứ cấp MBA, m_sè fa, k_bËc sãng hµi)

HiƯu dơng Uk=

2 2

2

2 cos

do

U

k m tg k m

  

k=1 lín nhÊt

Chỉ cần tính khả lọc để hạn chế dịng có k=1sóng hàI Uk=1 Id(k=1) =

1

k

u m L



  L yc víi Id( k=1 ); 10%I®m L ycmax max

PhÐp tÝnh theo D wmint = w®m/D udmin=udocosmax =kwmin+I®m(R+RCL)

tìm đợc max  U(k=1, max )

 L yc =

max 0 1, 10 k dm u m I  

  L

yc = L yc LĐ

b, Tính khỏang cách hạn chế dòng gián đoạn phần ứng Đ: Cần biết ĐT vạn CL

Ta có E* = 2dm

E U ; I*

d = 2max

d

I I ; I

2m =

2m

U R 

; R =RBA+R

- TÝnh gi¸ trÞ max( øng víi wmin, udmin )

- Xác định dịng điện khơng tải Đ :I0 = 10%IđmIo* = I0’ /I2m Đặt I0* lên

trục hoành , dòng đồ thị họ ĐTV lên đồ thị có maxtgyc(yc góc

pha cđa m¹ch CL) 

L R tg L

  

  

ik = i



- i -iBA

c, Tính khoảng cách tự động đảo choir , hạn chế dòng cân nhóm CL

- Khi điều khiển chung chọn 1  2  u

d1 ; ud2 nhng chịu ud1

khác ud2 thời điểm

- Icb sinh ucb= ud1- ud2  Icb< Icbcp (10%I®m )

Icb =

cb

U L



, tính ucb theo sơ đồ nối nhóm CL sơ đồ nối

2 nhãm CL

 T×m icb  Icb cho Icbcp  L



cho TLTK đờng cong ucb=f()

U*

cb = 2max

cb

U U

Lờy giá trị Ucbmax sơ đồ Lkc = (

yc

L 

-2LBA )

Bài 6: Chọn phần tử tính tốn đặc tính cơng tác hệ đk đkđb đc pha thyistor

1, Sơ đồ nguyên lí ĐK hệ ( hệ đk Đ 3fa )

- Dùng biến đổi điện áp xoay chiều ( điều chỉnh fa T ) fa đối xứng không đối xứng

So tia 3fa song song nguoc



Ucb *

300 600

+, Loại 3fa đối xứng dùng: - có dây trung tính

- khơng có dây trung tính +, Loại 3fa khơng đối xứng dùng :

- 2fa có T song song ngợc,

- 3fa pha dïng D-T ngỵc

Điều khiển tốc độ dảI điều chỉnh rộng hơn, đặc tính tốt

Udk

A B C

Dạng đặc tính khơng đối xứng nên khơng dùng để điều khiển tốc độ mà dùng khởi động

( C ) pha A,C điện áp giống ( a,b ) pha B giống điện áp lới (d) không đối xứng pha

A B C

A C

( c ) ( d )

(a,b) U1



t



2, Nguyên lí điều chỉnh điện áp hệ

- Xem dạng ĐTC nhân tạo biÕn thiªn u1 :

Mth ; U21 ; sth=const= sth tùnhiªn ; Mmm ; U12

Xác định giá trị U1 cần thiết theo yêu cầu điều khiển.

Đ cho Pđm ; wđm ; Uđm ; nđm ;cosdm ; cos0 ; coskd  =Mth/Mđm ; kM=Mnm/Mđm ; ki =Inm/Iđm ;

 §TC: M =

2 th

th th

M s s

s  s víi M

th =  M®m ; sth=s®m

2 1

 

( Nếu cho thông số cấu tạo Mth=

2

3 nm

U w X ; s

th=

'

nm

R x

DC_U

R2f co dinh Udk

Ul =const

NÕu yêu cầu hạn chế Mkđ phảI cho trớc Mnm nhân tạo Mnmnt=Mnmtn( U1/U1đm)2 U

1 cần thiết

Nếu yêu cầu điều chỉnh tốc độ phảI cho toạ độ điểm cơng tác dựng đ-ờng đặc tính cơng tác có:

Sth =sthtùnhiªn

Mth tìm từ phơng trình đặc tính U1 cần thiết

*, Phơng pháp điều chỉnh U1 thử tách pha sơ đồ đối xứng có

dây trung tính Các pha làm việc độc lập với

M Mth

Mnm W

sth

Mnmth

Udm U1

A N

iT

U1=f( , ) ; i1=f( , ) Điện áp s không sin

Dịng điện s khơng liên tục ảnh hởng tới độ phát nóng D

Sóng điều hồ bậc U1 xác định U1 nhờ chuỗi furie = f( , )

- Phơng trình đờng cong U1= f( t với ( , ) cho theo bảng số đồ thị) phụ

thuộc vào sơ đồ BĐ a,b có  khác nhng dạng giống

Từ yêu cầu công nghệ Mnmth wtv cÇn

Đã biết u1 yêu cầu đỗi với động u1 (1)



It2 U1



I1t

t

0,1 0,8

1



5



=300 =600 =880

900

600

300

1

Xác định dcở chế độ làm việc tơng ứng

- Tong tính tốn lấy gía trị gần

- Tính tốn q trình khởi động nm = const - Tính tốn điều chỉnh tốc độ   dm=const - Tính tốn khơng tải:   0=const

BiÕt u1,  => yeucau t×m uđk

chỉnh lu dùng điện áp tia 90- 180

t



650 umax

udk

H§ xung

SS DF

Udk

§CF xoay choir – 180 – 360

 đồ thị sử dụng ngợc lại  => u1 => Đ làm việc chế độ

3, xây dựng đặc tính vào ( đặc tính điều chỉnh ) biến đổi ( ĐCF ) u1 = f(uđk)

khi biết sơ đồ thông số phụ tải

U1 U1(1) từ phụ tảI biết nm dm =const =>

1

 =f( , ) = f( )

kết hợp quan hệ uđk =f( ) => u1=f(u®k)

Hàm truyền biến đổi ĐCF : wĐCF(p) = uBĐ

max

1

chu kì điện áp líi

180

U1 U1

ul

Udkma x