Bài giảng truyền động điện tự độngchương 3 phạm khánh tùng

CHƯƠNG ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA 3.1 Khái niệm chung 3.1.1 Các định nghĩa Hệ truyền động điện khơng có nhiệm vụ biến đổi điện thành năng, mà điều khiển q trình làm việc cấu cơng tác theo yêu cầu máy sản xuất Yêu cầu cơng nghệ đảm bảo hệ có khả đặt: + Các thông số gia công cho công đoạn + Duy trì thơng số với độ xác (tốc độ, mơ men, gia tốc, ví trí cấu cơng tác …) + Cưỡng thay đổi giá trị theo ý muốn: hạn chế giá trị chúng theo mức cho phép q trình cơng nghệ theo khả độ bền, độ tải máy CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THƠNG SỐ ĐẦU RA Các thơng số gia cơng nói có liên quan đến mơmen M tốc độ ω động điện, có mối quan hệ định nghĩa: a) Các thông số đầu hay cịn gọi thơng số điều chỉnh: + Mômen (M) + Tốc độ (ω) động cơ, … Do M ω trục mặt phẳng tọa độ đặc tính [M,ω], nên việc điều chỉnh chúng thường gọi “điều chỉnh tọa độ” CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA b) Các thơng số đầu vào hay cịn gọi thông số điều chỉnh: + Đối với động điện chiều, thông số đầu vào điện trở phần ứng Rư (hoặc Rưf), từ thông Φ (hoặc điện áp kích từ Ukt; dịng điện kích từ Ikt) điện áp phần ứng Uư + 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 tần số dòng điện stato f1 + Đối với động điện đồng bộ, thông số đầu vào tần số dòng điện stato f1 c) Các phần tử điều khiển: Các thiết bị dụng cụ làm thay đổi thông số đầu vào CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA 3.1.2 Mục đích điều chỉnh thơng số đầu động cơ: + Đặt giá trị làm việc trì mức đó, ví dụ trì tốc độ làm việc phụ tải thay đổi ngẫu nhiên + Thay đổi thơng số theo quy luật u cầu, ví dụ thời gian khởi động tăng tốc động thang máy từ → tốc độ ổn định, mômen lúc đầu phải tăng tuyến tuyến tính theo thời gian, sau giữ khơng đổi, cuối giảm tuyến tính M = Mc + Hạn chế thơng số mức độ cho phép, ví dụ hạn chế dòng điện khởi động Ikđ = Icp + Tạo quy luật chuyển động cho cấu công tác (tức cho trục động cơ) theo quy luật cho trước đầu vào với độ xác CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THƠNG SỐ ĐẦU RA 3.1.3 Điều chỉnh không tự động điều chỉnh tự động a) Điều chỉnh không tự động Thay đổi thông số đầu tác động lên thông số đầu vào cách rời rạc Mỗi tác động có giá trị khơng đổi thơng số đầu vào tương ứng đường đặc tính (nhân tạo) Khi động làm việc, nhiễu (phụ tải thay đổi, điện áp nguồn dao động, …) tác động vào hệ, thông số đầu vào giữ không đổi nên điểm làm việc động di chuyển đường đặc tính CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA Dạng “điều chỉnh tay” hay “điều chỉnh không tự động” “điều chỉnh vịng hở” (khơng có phản hồi) Phương pháp điều chỉnh đơn giản nên dùng hệ truyền động điện đại, nhiên khơng đảm bảo u cầu cao công nghệ máy sản xuất CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA b) Điều chỉnh tự động 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 độ sai lệch Khi có tác động nhiễu làm ảnh hưởng đến thống số đầu ra, thơng số đầu vào thay đổi động có đường đặc tính khác, điểm làm việc động dịch chuyển từ đường đặc tính nhân tạo sang đặc tính nhân đạo khác vạch đường 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 vịng hở” Hay gọi “quỹ đạo pha tọa độ đặc tính cơ” CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA Việc thay đổi tự động thông số đầu vào thực nhờ mạch phản hồi (hồi tiếp) Mạch phản hồi lấy tín hiệu từ thơng số đầu thơng số liên quan đến đầu ra, đưa trở lại gây tác động lên thông số đầu vào, tạo thành hệ có liên hệ kín đầu đầu vào Vì vậy, hệ điều khiển theo nguyên tắc phản hồi gọi hệ “điều chỉnh vịng kín” Hệ điều chỉnh tự động phức tạp đảm bảo tiêu chất lượng cao CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA c) Nhiễu thông số đầu Đối với hệ truyền động động điện, hai thông số đầu chủ yếu mômen tốc độ Các loại nhiễu gây tác động lên thông số điện áp nguồn, tần số lưới điện, nhiệt độ môi trường, hệ số tự cảm cuộn dây, … Khi điều chỉnh tốc độ: Thông số điều chỉnh, ω, thơng số tạo đặc tính nhân tạo, thông số khác phụ tải biểu thị mơmen cản Mc, dịng tải Ic Khi điều chỉnh mơmen dịng điện: Thơng số điều chỉnh M I, nhiễu loạn chủ yếu lại tốc độ ω Sự ảnh hưởng qua lại hai đại lượng M ω thể đường đặc tính phương trình đặc tính CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA Biểu thức tính s.đ.đ Eb theo điện áp phần ứng: E b  E'b0  k 'a U Nguyên lý điều chỉnh thực mạch phản hồi âm điện áp phần ứng: Bỏ qua dòng điện điện trở r 1, r2 đặt ka = r2/(r2+r1) Eb  k b (Uđ  k a U) E b  k b Uđ  k b k a U CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA k b Uđ  (1  k b k a )kđm k bk a R Rb  k bk a  M (kđm ) Nếu mạch có kbka >> Uđ Ru   M k a kđm (kđm ) M   0 ( Uđ , k a )  tn CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp k a (bằng trượt chiết áp r1, r2) tốc độ không tải lý tưởng lẫn độ cứng đặc tính thay đổi theo Trường hợp hệ có hệ số khuếch đại lớn độ cứng mong muốn đạt giá trị tối đa βtn, CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA 3.5.4 Điều chỉnh tự động dùng phản hồi âm tốc độ động Để nâng độ cứng lên βm ta điều chỉnh Eb cách dùng mạch phản hồi âm tốc độ động Dựa vào phương trình đặc tính điện Bộ biến đổi Động máy phát chiều ta rút dòng điện phần ứng thay vào ' biểu thức: Ta có: E b  E b0  k d I k 'd kđm Eb  (E b  )  kdR R m m Eb  E b  (  1)kđm   CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA E b  E'b'  k 't  Luật điều chỉnh thực phản hồi âm tốc độ, tín hiệu tốc độ lấy máy phát tốc FT máy phát có điện áp tỷ lệ với tốc độ động cơ: Uω = kt.ω CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA Trong đó: k b Uđ  RM / kđm  (1  k b k t / kđm )kđm (kđm )2 (1  k b k t / kđm ) m  R Từ tính hệ số khuếch đại yêu cầu hệ cho đặc tính thấp phạm vi điều chỉnh đạt độ cứng mong muốn Khi kb.k’t → ∞ đặc tính tuyệt đối cứng Trong trường hợp không dùng máy phát tốc dùng cầu tốc độ để lấy tín hiệu phản hồi tốc độ (trong phần ứng động nhánh cầu) CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA 3.5.5 Phản hồi âm dịng điện có ngắt Khi dịng điện mômen vượt phạm vi yêu cầu cần phải hạn chế dịng điện mơmen tránh cho động bị tải lớn, gây cố hư hỏng động Để giảm dịng điện, mơmen ngắn mạch phải giảm độ cứng đặc tính Đảm bảo yêu cầu ổn định tốc độ phạm vi biến thiên cho phép tải, ta giảm độ cứng dịng điện mơmen vượt q ngưỡng Ngưỡng gọi “điểm ngắt ” Tương ứng: “dịng ngắt ” Ing, “mơmen ngắt” Mng “tốc độ ngắt ” ωng Thơng thường: I*ng ≈ 1,5 ÷ CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA Đặc tính hệ gồm hai đoạn: + Đoạn làm việc từ điểm không tải lý tưởng đến điểm ngắt (đoạn AB) + Đoạn ngắt từ điểm ngắt đến điểm dừng (đoạn BC) Để tạo đoạn đặc tính dốc có độ cứng mong muốn phục vụ ngắt βng bắt buộc phải thay đổi thông số điều chỉnh xđch cho tốc độ động giảm nhanh tải tăng lên giới hạn cho phép CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA Như tải tăng hệ phải giảm Eb biến đổi 1 E b  E b0  (  )(kđm )2 (I  Ing ) ng   E b  E b0  k 'ng.d (I  Ing ) Để thực quy luật điều chỉnh này, ta dùng khâu phản hồi âm dịng điện có ngắt tác động mức ngưỡng Ing, Sơ đồ nguyên lý hình bên CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA CHƯƠNG : ĐIỀU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA ... chỉnh: + Đối với động điện chiều, thông số đầu vào điện trở phần ứng Rư (hoặc Rưf), từ thơng Φ (hoặc điện áp kích từ Ukt; dịng điện kích từ Ikt) điện áp phần ứng Uư + Đối với động điện không đồng... đầu vào điện trở mạch rôto R2 (hoạc R2f), điện trở mạch stato R1, điện kháng stato X1, điện áp stato U1 tần số dòng điện stato f1 + Đối với động điện đồng bộ, thơng số đầu vào tần số dịng điện stato... SỐ ĐẦU RA 3. 1 .3 Điều chỉnh khơng tự động điều chỉnh tự động a) Điều chỉnh không tự động Thay đổi thông số đầu tác động lên thông số đầu vào cách rời rạc Mỗi tác động có giá trị khơng đổi thông