Thí nghiệm tổng hợp hệ điện cơ

Bài 1: Mô phỏng điều khiển động cơ một chiều 1. Mục tiêu: - Thực hiện mô phỏng điều khiển động cơ một chiều trên phần mềm Matlab 2. Công tác chuẩn bị của sinh viên - Sinh viên phải đọc tài liệu hướng dẫn và chuẩn bị ở nhà - Tìm hiểu về cấu trúc điều khiển động cơ một chiều 3. Trang thiết bị cần thiết: - Máy tính cá nhân 4. Nội dung bài thực hành Sinh viên phải hoàn thành các chuẩn bị của các bước sau trước khi thí nghiệm 4.1. Hệ phương trình toán mô tả động cơ một chiều kích từ độc lập với từ thông không đổi E dt di LRiU ++= (1) dt d JMcM ω =− (2) E=k.Φ.ω (3) M=k.Φ.I (4) (1)=> ( )         + −= ST R EUI u u 1 /1 ; u u u R L T = (2)=> JS McM − = ω 4.2. Sơ đồ mạch động lực của bộ biến đổi thực hiện điều khiển động cơ một chiều 1 Hình 1.Giản đồ thay thế động cơ một chiều 4.3. Sơ đồ cấu trúc điều khiển động cơ một chiều với mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ - Xây dựng mô hình động cơ 1 chiều Từ phương trình : KΦ =const = C u U(p) = R ư .(p).(1 + pT ư ) + C u .ω(p) C u .I(p) – M c (p) = J.p.ω(p) 2 Hình 2. Mô hình động cơ 1 chiều khi từ thông không đổi -Tổng hợp mạch vòng dòng điện Ta xét đến sự ảnh hưởng của suất điện động E: Hình 3.Sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện -Tổng hợp mạch vòng tốc độ Ta tổng hợp nối cấp từ mạch vòng dòng điện. Hình 4.Sơ đồ khối của 2 mạch vòng nối cấp dòng điện và tốc độ 4.4. Tham số mô phỏng động cơ và giá trị các bộ điều khiển +) Các thông số cho động cơ điện một chiều - Công suất định mức: P đm = 42 kW - Điện áp định mức: U đm = 220V 3 -Dòng điện định mức: I = 217A -Tốc độ định mức : n đm = 1500 vòng/phút -Điện trở phần ứng : R ưΣ = 0,0508 Ω - Điện cảm phần ứng: L ưΣ = 0,0038 H - Mômen quán tính: J = 3,2 kg.m 2 - Hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng :T ư = 0,075(s) -Hằng số thời gian cơ học T c = 0,092(s) +) Các thông số của các bộ biến đổi, sensor dòng điện và máy phát tốc: - Hằng số thời gian của biến dòng điện: T i = 0,0025 (s) - Hệ số tỉ lệ của máy biến dòng: K i = 0,046 - Hằng số thời gian của chuyển mạch chỉnh lưu: T V = 0,001(s) - Hằng số mạch điều khiển chỉnh lưu: T đk = 0,001(s) - Hằng số thời gian máy phát tốc: T ω = 0,0015(s) - Hệ số tỉ lệ của máy phát tốc :K ω = 0,064 Từ các thông số đã chọn ta tính được các thông số khác theo các công thức sau: T cl = T đk + T v0 = 0,002 (s) T si = T f + T cl + T i = 0,002 + 0,002 +0,0025 = 0,0065(s) Ta có : U đm = K cl .U đk và U iđ = K i .I đm .Chọn U đk = U iđ = 10(V), suy ra: =>K cl = đk đm U U = 10 220 =22 => K i = dm id I U = 217 10 = 0,046 T sω = 2.T si +T ω = 2.0,0065 + 0,0015 = 0,0145 (s) +) Tham số của bộ điều khiển dòng điện và bộ điều khiển tốc độ Hàm truyền của bộ điều khiển dòng điện và tốc độ có dạng: 4 = i R         + usiicl uu pTTKK TR 1 1 2 . =         + p.075,0 1 1 0065,0.046,0.22.2 075,0.0508,0 = + 29,0 p 861,3 ω R = ωω φ s ci TRK TKK .2 )( = 0145,0.0508,0.064,0.2 092,0.331,1.046,0 = 74,59 4.5. Kết quả mô phỏng đáp ứng tốc độ của động cơ Hình 5.Sơ đồ mô phỏng trên simulink -Đáp ứng tốc độ của động cơ 1 chiều 5 Hình 6.Đáp ứng tốc độ -Đáp ứng dòng điện của động cơ 1 chiều 6 Hình 7.Đáp ứng dòng điện 5. Kết luận, các yêu cầu cần đạt được đối với sinh viên khi thực hành -Nắm được mô hình động cơ một chiều. -Nắm được mô phỏng trên Matlab. -Nắm được cấu trúc bộ điều khiển động cơ một chiều. 7 Bài 2: Điều khiển ĐCDB bằng biến tần 1. Mục tiêu: - Thiết lập, cài đặt tham số biến tần điều khiển ĐCDB - Sử dụng biến tần MM420 2. Công tác chuẩn bị của sinh viên - Sinh viên phải đọc tài liệu hướng dẫn và chuẩn bị ở nhà - Tìm hiểu về cấu trúc điều khiển động cơ một chiều 3. Trang thiết bị cần thiết: - Máy tính cá nhân 4. Nội dung bài thực hành Sinh viên phải hoàn thành các chuẩn bị của các bước sau trước khi thí nghiệm * Sơ đồ đấu nối biến tần MM420 – ĐCDB và cài đặt tham số cho biến tần a) Sơ đồ các tín hiệu vào ra 8 b) Sơ đồ nguyên lý biến tần 9 c) Cài đặt nhanh tham số biến tần 10 . đổi -Tổng hợp mạch vòng dòng điện Ta xét đến sự ảnh hưởng của suất điện động E: Hình 3.Sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện -Tổng hợp mạch vòng tốc độ Ta tổng. tốc độ động cơ bằng bàn phím của biến tần. +Việc bật , tắt hay đảo chiều động cơ sẽ bằng công tắc +Qua thí nghiệm ta thấy việc điều khiển động cơ bằng biến