Tài liệu Chương 3: Điều chỉnh các thông số đầu ra của truyền động điện pdf

Chương I U CH NH CÁC THÔNG S U RA C A TRUY N NG I N 3.1 Khái ni m chung 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.3 Các phương pháp i u n ng m t chi u 3.4 Các phương pháp i u n ng không ng b 3.5 i u n ng ng b 3.6 i u ch nh t ng thông s u c a ng 3.1 Khái ni m chung 3.1.1 Các nh nghĩa a) Thơng s u hay cịn g i thông s c i u ch nh mômen (M) t c (ω) c a ng Do M, ω tr c c a m t ph ng tr ng thái [M,ω], nên vi c i u ch nh chúng thư ng c g i “ i u ch nh t a ” b) Thơng s u vào hay cịn g i thông s i u ch nh - i v i ng m t chi u: Rư (ho c Rfư), φ(ukt, ikt), Uư - i v i ng K B: R2 (ho c Rf2), R1, x1, U1 f - i v i ng ng b : f 3.1 Khái ni m chung c) Nhi u i u n: Có r t nhi u nhi u tác ng lên thông s u i n áp ngu n, t n s lư i i n, nhi t môi trư ng, Tuy nhiên ta c bi t quan tâm n nhi u ch y u: - Khi i u ch nh t c , thông s c i u ch nh ω, nhi u ch y u mômen c n (t i) Mc ho c dòng i n t i Ic - Khi i u ch nh mômen ho c dịng i n, thơng s c i u ch nh M ho c I, nhi u ch y u t c ω d) Ph n t i u n thi t b ho c d ng c làm thay i thông s u vào 3.1 Khái ni m chung 3.2.2 M c ích i u ch nh thơng s u c a ng (m c ích i u n) Tuỳ yêu c u công ngh : - t giá tr làm vi c trì m c t ω ó Ví d trì t c làm vi c ph t i thay i ng u nhiên - Thay i thông s theo quy lu t yêu t c u Ví d thay i t c theo quy lu t hình bên - H n ch thơng s m tm c cho phép Ví d h n ch dòng i n kh i ng - T o m t quy lu t chuy n ng cho c u công tác (tr c ng cơ) theo quy lu t cho trư c u vào v i m t xác ó 3.1 Khái ni m chung 3.1.3 i u ch nh t ng a) i u ch nh không t ng t a ng vi c thay i thông s u b ng cách tác ng lên thông s u vào m t cách r i r c M i l n tác ng ta có m t giá tr không i c a thông s u vào tương ng ta c m t ng c tính (nhân t o) Khi ng làm vi c, nhi u s tác ng u vào v n gi không i nên i m vào h , thông s làm vi c c a ng ch di chuy n m t ng c tính ⇒ h “ i u ch nh vòng h ” 3.1 Khái ni m chung 3.1.3 i u ch nh t ng b) i u ch nh t ng t a ng c th c hi n nh s thay i liên t c c a thông s u vào theo m c sai l ch c a thông s u so v i giá tr nh trư c, nh m kh c ph c sai l ch ó Như v y có tác ng c a nhi u làm nh hư ng n thơng s u ra, thơng s u vào s thay i ng s có m t c tính khác, i m làm vi c c a ng s d ch chuy n t ng c tính sang ng c tính khác v ch m t ng c tính c a h i u ch nh t ng Như v y : “ c tính c a h i u ch nh t ng qu tích c a i m làm vi c c a ng vô s ng c tính c a h i u ch nh vịng h ” Vi c thay i t ng thông s u vào c th c hi n nh m ch ph n h i Vì v y h c g i h “ i u ch nh vịng kín” 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.2.1 xác trì i m t X X: thông s u ra, X giá tr thơng s u t, Xtb giá tr trung bình c a N: Nhi u; Ntb giá tr trung bình c a nhi u 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.2.1 xác trì i m t Khi nhi u bi n ng ph m vi N = Nmin ÷ Nmax thơng s u thay i kho ng X = Xmin ÷ Xmax xác i u ch nh c ánh giá b i sai s c c i c a thông s c i u ch nh ∆Xmax so v i giá tr trung bình Xtb ph m vi bi n ng cho phép c a nhi u s% = ó ∆X max = ∆X max 100% X tb X max − X X tb = X max + X 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.2.1 xác trì i m t Khi i u ch nh t c , ơn gi n thay ω0 cho Xtb ∆ωc ng v i ph m vi thay i mômen t n M m thay cho ∆Xmax, ó: s% = ∆ωc 100% = ∆ω* % = c ω0 β* Thông thư ng, s% < 10%, tuỳ yêu c u công ngh 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.2.2 D i i u ch nh (ph m vi i u ch nh Dx) D i i u ch nh c a thông s X ó t s gi a giá tr l n nh t Xmax giá tr nh nh t Xmin c a thơng s ó m t i u ki n làm vi c (ví d m t giá tr nhi u) X D X = max X Dx l n t t Xmax thư ng b gi i h n b i kh ch u ng v ho c i n Xmin b gi i h n b i xác i u ch nh cho phép kh làm vi c n nh c a h th ng Khi i u ch nh t c ng cơ: D= ωmax ωmin 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.2.3 tinh i u ch nh ϕ= Xi X i −1 (ϕ>1) Lí tư ng ϕ → 1: h i u ch nh vô c p Công su t m ch i u ch nh nh i u ch nh tinh 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.2.4 M c phù h p gi a c tính t i cho phép c a ng c tính c a máy s n xu t (dùng cho i u ch nh t c ) /n: Mômen t i cho phép c a m t ng m t t c làm vi c ó mômen ng sinh cho dịng i n m ch b ng I m Như v y n u ng làm vi c t c nh m c momen t i cho phép Mtcp = M m Khi i u ch nh, t c làm vi c thay i, ó Mtcp có th b ng ho c khác nh m c Mtcp = f(ω) Mtcp = f(ω) g i c tính t i cho phép c a ng 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng M t h truy n ng i u ch nh c coi t t n u c tính t i cho phép c a ng Mtcp = f(ω) bám sát (phù h p) v i c tính c a máy s n xu t Mc = f(ω) + Khi Mtcp (ω) trùng v i Mc(ω) (lí tư ng): Trong toàn b d i i u ch nh t c ng u làm vi c v i I = I m 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng + Khi Mtcp(ω) không phù h p v i Mc(ω) hình dư i, ó ng ch làm vi c t t (v i I = I m) t i m t t c (ω = ω2) Trong vùng t c ω2 ÷ ω3, Mc Mtcp nên ng b t i, I > I m s gây hư h ng cho ng 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.2.5 Các ch tiêu ch t lư ng n nh i u ch nh - Th i gian … ng 3.2.5 Tính kinh t c a h i u ch nh - V n u tư ban u - Chi phí v n hành b o qu n thay th thi t b tin c y tu i th - T n hao lư ng h i u ch nh - Năng su t c a máy s n xu t h i u ch nh mang l i ⇒ Hi u qu kinh t , th i gian hoàn v n,… 3.3 Các phương pháp i u n ng m t chi u Th c ch t c a vi c i u ch nh t a l i làm bi n d ng c tính cơ, nghĩa t o c tính nhân t o Vì v y phương pháp i u n ng phương pháp t o c tính nhân t o Uư Rfư φ 3.3 Các phương pháp i u n ng m t chi u 3.3.1 i u n b ng i n tr ph m ch ph n ng 3.3.1 i u n b ng i n tr ph m ch ph n ng 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 i Rfư ta có th thay i c c t c , dòng i n momen kh i ng ng Tuy nhiên, phương pháp có nhi u c i m ph n t i u n Rfư t m ch l c c ng c tính th p 3.3.1 i u n b ng i n tr ph m ch ph n ng + Hi u su t h truy n ηRf = ng t i nh m c M m: M ®m ω M (ω − ∆ωRf ) M ∆ωRf Pc¬ = = ®m ®m = η®m − ®m P®iƯn U ®m I ®m U ®m I ®m U ®m I ®m ó ∆ωRf ∆ωRf = ⇒ s tt c Rfư gây ra: 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 i u n b ng i n tr ph m ch ph n ng 10 3.5 i u n ng 3.5.2 i u ch nh kích t ph n kháng ng ng b ng b -máy bù cơng su t Thi u kích t Q kích t 3.5 i u n 3.5.3 Kh i ng ng ng a s ng ng b kh i ng không ng b ng b ng b c kh i ng b ng phương pháp 39 3.5 i u n 3.5.3 Kh i ng ng ng ng b ng b a) Giai o n kh i ng không ng b : - óng Rfg= (8÷10)Rkt : i n tr ưa thêm vào m ch kích t b o v cu n dây kh i i n áp lúc kh i ng, nh ti p i m thư ng óng K1 - óng K2, ng s c kh i ng ng không ng b rôto l ng sóc b) Giai o n ưa vào ng b - Khi t i “t c vào ng b ” ωvdb ≈ (0,95÷0,98).ωo ta cho K1 ho t ng, lo i i n tr Rfg óng i n áp m t chi u vào cu n kích t rơto, t o mômen ưa ng vào ng b m b o vào c ng b Mvdb > Mc 3.6 i u ch nh t ng thông s u c a ng 3.6.1 Nguyên lý chung U ≡ X (t/s c n i u ch nh, tín hi u t hay mong mu n) Up ≡ X (ph n h i, k t qu t c, th c): Up = Kp.X ∆U = U k- tín hi u sai l ch PH: b c m bi n, sensơ Ch: ph n t i u ch nh, t o thông s tác ng vào ng X ch theo quy lu t yêu c u X ch = f(U k) 40 3.6 i u ch nh t ng thông s u c a ng 3.6.1 Nguyên lý chung a) i u ch nh theo sai l ch L y tín hi u “ph n h i âm” theo t a c i u ch nh, r i cho tác ng ngư c d u v i tín hi u t: U k = ∆U = U – Up = U – Kp.X b) i u ch nh theo nguyên lý bù nhi u L y tín hi u “ph n h i dương” theo i lư ng nhi u lo n N Up tác ng d u v i tín hi u t U : U k = U + Kp.N 3.6 i u ch nh t ng thông s u c a ng 3.6.1 Nguyên lý chung b) i u ch nh theo nguyên lý bù nhi u Nhi u tăng thông s u gi m, ng th i tín hi u i u n tăng, làm ph c h i thông s u X v giá tr t 41 3.6.2 i u ch nh t ng t c ng h B bi n i- ng m t chi u ω= Eb R Eb R −t − −t I − = − M kφ®m kφ®m kφ®m ( kφ )2 ®m Eb = Kb.U k n u b bi n Rưt = Rư + Rb ωo i n tính Kb = const TN c i thi n β, gi m ∆ω, tăng D? B - M 3.6.2 i u ch nh t ng t c ng h B bi n i- ng m t chi u a) Dùng m ch ph n h i âm t c Ho t ng d a nguyên lý i u ch nh sai l ch: Upω = UFT = Kpω.ω U k = U – Upω = U – Kpω.ω N u ω gi m ⇒ Upω gi m ⇒ U k tăng, ⇒ Eb = Kb U k tăng ⇒ ω tăng tr l i giá tr cũ 42 3.6.2 i u ch nh t ng t c ng h B bi n i- ng m t chi u a) Dùng m ch ph n h i âm t c + Tính c ng TC c a h ? + Ch ng minh, n u khơng có thêm b i u ch nh khác, h không th kh h t sai l ch? 3.6.2 i u ch nh t ng t c ng h B bi n i- ng m t chi u b) Dùng ph n h i dương dòng i n Ho t ng d a nguyên lý bù nhi u: Thông s u ω, nhi u b n Mc ho c Ic: Rdo: i n tr shunt, ∉t0 Upi=∆U=Rdo.I = Kpi.Iư U k=U +Upi=U +Kpi.Iư Khi Mc tăng,ω gi m: ⇒ Iư tăng ⇒ Upi tăng, ⇒ U k tăng ⇒ Eb tăng: ⇒ ω tăng tr tr l i giá tr cũ 43 3.6.2 i u ch nh t ng t c ng h B bi n i- ng m t chi u b) Dùng ph n h i dương dòng i n + Xác nh c ng TC c ah ? + Gi i thích v kh h m t n nh? + Gi i thích v kh kh c hoàn toàn sai l ch? 3.6.2 i u ch nh t ng t c ng h B bi n i- ng m t chi u c) Dùng ph n h i h n h p K t h p c nguyên lý i u ch nh: U k = U + Upi - Upu = U + Kpi Iu – Kpu.Uu 44 3.6.3 i u ch nh t h B bi n ⇒ H n ch Inm ≤ Icp = (2÷2.5)I a) Sơ ng mơmen dịng i n i- ng m t chi u m kh i ng, dùng ph n h i âm dịng i n có ng t o 3.6.3 i u ch nh t h B bi n a) Sơ o chi u, có ngư ng thơng: Uo=R o.Ing ng mơmen dịng i n i- ng m t chi u dùng ph n h i âm dịng i n có ng t + Khi Iư > Ing, o s thông i n áp ph n h i: Upi.ng = Rdo.Iu – Uo = Rdo(Iu – Ing) v i Ing = (1,5÷1,7)Idm; Inm = Icp = (2÷2,5)Idm i n áp i u n ưa vào b bi n i: U k = U – Upi.ng = (U + Rdo.Ing) - Rdo.Iu S c i n ng c a b bi n i: Eb = Kb.U k = Kb(U + Rdo.Ing) – Kb.Rdo.Iu 45 3.6.3 i u ch nh t h B bi n a) Sơ ng mơmen dịng i n i- ng m t chi u dùng ph n h i âm dịng i n có ng t - Khi dòng i n tăng (Iu>Ing), Eb s gi m t c ng s gi m m nh cho ω = Inm = Icp ⇒ ng - Khi Iu ≤ Ing, Rdo.Iu < Uo ⇒ o khóa ⇒ khâu ph n h i âm dòng b lo i Upi.ng = ⇒ ng s làm vi c ng (không ph n h i) 3.6.3 i u ch nh t h B bi n a) Sơ ng mơmen dịng i n i- ng m t chi u dùng ph n h i âm dòng i n có ng t + Xây d ng phương trình TC cho ng s 1? + Thông s quy t giá tr c a Ing, Inm? nh + Làm th o n TC s có th th ng ng (m m hơn)? 46 3.6.3 i u ch nh t h B bi n ng mômen dòng i n i- ng m t chi u b) Sơ dùng khâu h n ch tín hi u t ây nguyên t c c dùng “h mo un” 3.6.4 H 3.6.4 H i u n t i ưu i u n t i ưu mo un i u n t i ưu mo un - Áp d ng tiêu chu n t i ưu xây d ng hàm truy n c a b i u ch nh cho sau áp d ng tiêu chu n hàm truy n c a h th ng kín s có d ng hàm chu n t i ưu - C u trúc: 47 3.6.4 H i u n t i ưu mo un a) Áp d ng theo tiêu chu n mô un t i ưu Hàm chu n theo tiêu chu n mô un t i ưu có d ng: FMC (p) = + τσ p + τσ p - Tuỳ thu c hàm truy n c a i tư ng c n i u ch nh ta s có tương ng hàm c a b i u ch nh khác nhau: 3.6.4 H i u n t i ưu mo un a) Áp d ng theo tiêu chu n mô un t i ưu + Trư ng h p 1: N u h có hàm truy n d ng: S o (p) = K1 , T2>T1 (1 + T1p )(1 + T2 p ) h kín có hàm truy n FMC(p) thì: R(p).S o (p) = FMC (p) + R(p).S o (p) n u ch n b R(p) = i u ch nh ki u PI thì: + T2 p 2K1T1p ta ch bù c h ng s th i gian l n T2; τσ = T1 48 3.6.4 H i u n t i ưu mo un a) Áp d ng theo tiêu chu n mô un t i ưu + Trư ng h p 2: N u h có hàm truy n d ng: S o (p) = K , Ts/ h ng s th i gian nh u ∏ (1 + Ts/ p) s =1 u R(p) = ®ã Ts = ∑ Ts/ 2KTs p s =1 3.6.4 H i u n t i ưu mo un a) Áp d ng theo tiêu chu n mô un t i ưu + Trư ng h p 3: N u h có hàm truy n d ng: K S o (p) = u k =1 s =1 ∏ (1 + Tk p).∏ (1 + Ts/ p) ó: b Tk- h ng s th i gian l n, Ts/ h ng s th i gian nh i u ch nh có d ng: ∏ (1 + Tk p) R(p) = k =1 K 2Ts p 49 3.6.4 H i u n t i ưu mo un a) Áp d ng theo tiêu chu n mô un t i ưu + Trư ng h p 4: N u h có hàm truy n d ng: K S o (p) = u p.∏ (1 + Ts/ p) s =1 ó: b Ts/ h ng s th i gian nh i u ch nh khâu t l : R(p) = 2KTs 3.6.4 H Ts = u ∑ Ts/ s =1 i u n t i ưu mo un a) Áp d ng theo tiêu chu n mô un t i ưu + Trư ng h p 5: N u h có hàm truy n d ng: K S o (p) = u p(1 + Tp)∏ (1 + Ts/ p) s =1 ó: b Ts/ h ng s th i gian nh i u ch nh khâu PD : R(p) = + Tp 2KTs 50 3.6.4 H i u n t i ưu mo un b) Áp d ng tiêu chu n t i ưu i x ng: Hàm t i ưu i x ng có d ng: F§X (p) = 3.6.4 H + τσ p + τσ p + 8τσ p + 8τ3 p3 σ i u n t i ưu mo un b) Áp d ng tiêu chu n t i ưu i x ng: Tương t , n u h có hàm truy n vịng h : K1 S o (p) = pT1 (1 + pTs ) n u ch n b R(p) = i u ch nh lo i PI thì: + To p KTo p ó: K= 2K1Ts ; To = 4Ts T1 51 3.6.4 H i u n t i ưu mo un b) Áp d ng tiêu chu n t i ưu i x ng: Do t s c a F X(p) có thành ph n o hàm, th q i u ch nh l n (43,4%) h n ch i u ch nh -> thêm khâu qn tính có h ng s th i gian 4Ts: Bài t p cu i chương Bài 1: Xác nh thông s i u ch nh c a ng i n m t chi u kích t c l p n i m ch theo h “B bi n ing cơ” i u ch nh i n áp ph n ng S li u ng cơ: 12kW, 685vòng/phút; 220V; 64A; Rư = 0,21Ω S li u b bi n i: Ch nh lưu tiristo tia pha, 17kVA; Udo = 245V; Rb = 0,4Ω, Kb = 22; h làm vi c ch dòng liên t c Hãy xác nh giá tr s (ho c i n áp) c a b ch nh lưu m b o giá tr t c tương ng v i mômen c n tĩnh tr c ng cho b ng sau: 52 Bài t p cu i chương Bài 1: Mc Nm ω rad/s 33,46 81,3 83,65 61,13 167,3 71,7 251 33,5 167,3 7,17 251 65,6 Cho h s t i c a ng Kqt = 2,5; sai s t c cho phép s%cp = 10% Tính t c l n nh t nh nh t, d i i u ch nh c a h th ng truy n ng i n Tính tốn vịng i u ch nh t c d i i u ch nh c a ng t c D = 100:1 Tính tốn vịng i u ch nh dịng i n s d ng ph n h i âm dòng i n có ng t, cho kh i ng dịng i n kh i ng Ik ≤ 2,5I m Bài t p cu i chương Bài 2: Cơ c u truy n ng c a máy ti n c trang b h th ng “Bi n t n- ng K B rơto l ng sóc”, i u n theo lu t h s t i không i λ=const S li u ng cơ: 40kW, 1500vịng/phút; 380V; 50Hz Ph t i: Mc*=1/ω*; Hãy tính tốn tr s i n áp t n s stato ng quay c t c : 1500, 1200, 900, 600, 300, 150 vòng/phút 53 ... a) i u ch nh không t ng t a ng vi c thay i thông s u b ng cách tác ng lên thông s u vào m t cách r i r c M i l n tác ng ta có m t giá tr khơng i c a thông s u vào tương ng ta c m t ng c tính (nhân... Vi c thay i t ng thông s u vào c th c hi n nh m ch ph n h i Vì v y h cịn c g i h “ i u ch nh vòng kín” 3.2 Các ch tiêu ch t lư ng 3.2.1 xác trì i m t X X: thông s u ra, X giá tr thông s u t, Xtb... c a thông s u vào theo m c sai l ch c a thông s u so v i giá tr nh trư c, nh m kh c ph c sai l ch ó Như v y có tác ng c a nhi u làm nh hư ng n thông s u ra, thơng s u vào s thay i ng s có m t