Tài liệu Giáo trình truyền động điện tự động P7 docx

Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Đ 3.4 phơng pháp điều chỉnh tốc độ động Không đồng thay đổi thông số: 3.4.1 Vấn đề điều chỉnh tốc độ động ĐK: Động ĐK, đợc sử dụng rộng rÃi thực tế Ưu điểm bật là: cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy, vốn đầu t ít, giá thành hạ, trọng lợng, kích thớc nhỏ dùng công suất định mức so với động chiỊu Sư dơng trùc tiÕp l−íi ®iƯn xoay chiỊu pha Ths Khơng Công Minh Qua biểu thức (3-13), (3-14), (3-15), (3-16) ta thấy thay đổi thông số điện trở, điện kháng, điện áp, tần số, số đôi cực thay đổi đợc sth, Mth điều chỉnh đợc tốc độ động ĐK 3.4.2 Điều chỉnh tộc độ động ĐK cách thay đổi điện trở phụ mạch rôto (R2f): Qua biĨu thøc (3-14), (3-15), thay ®ỉi ®iƯn trë phơ mạch rôto động ĐK làm cho sth thay đổi tỷ lệ Mth không thay đổi, thay đổi đợc tốc độ động ĐK nh hình 3-6: Tuy nhiên, việc điều chỉnh tốc độ khống chế trình độ khó khăn hơn, động ĐK lồng sóc có tiêu khởi động xấu, (dòng khởi động lớn, mômen khởi động nhỏ) Trong thời gian gần đây, phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tin học, động ĐK đợc khai thác u điểm chúng Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu so với hệ Tiristor - Động điện chiều ~ 2M th (I + as th ) s s th + + 2as th s th s Trong ®ã: s th = ± Vµ: M th = ± ( 3.U 1f 2ωo R ± R 12 + X 2nm s th = ± R ' 2Σ R 12 + X 2nm Trang 104 R2f (3-14) ) R2f1 (3-15) (3-16) R2f.ic Sth.2 R 12 + X 2nm TN Sth.1 (3-13) R '2Σ TN Sth.TN ĐK Qua phơng trình đặc tính động ĐK: M= Giáo Trình: Truyền động điện Tự động a) Mnm Mc R2f2 Mth M b) H×nh 3-6: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ b) Các đặc tính điều chỉnh tốc độ động ĐK * Nguyên lý điều chỉnh: thay đổi R2f với giá trị khác nhau, sth thay đổi tỷ lệ, con` Mth = const, ta đợc họ đặc tính có chung o, Mth, có tốc độ khác có tốc độ làm việc xác lập tơng øng Qua h×nh 3-6, ta cã: Mth = const Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 105 Và: Trang 106 Mặc dù vậy, phơng pháp thờng đợc áp dụng cho điều chỉnh tốc độ động ĐK truyền động cho máy nâng - vận chuyển có yêu cầu điều chỉnh tốc độ không cao Muốn nâng cao tiêu chất lợng dùng phơng pháp xung điện trở < R2f1 < R2f2 < … < R2f.ic < … SthTN < sth1 < sth2 < … < sth.ic < … TN TN > < 1 > < 2 …> ic ic Nh vậy, cho R2f lớn để điều chỉnh tốc độ nhỏ, độ cứng đặc tính dốc, sai số tĩnh lớn, tốc độ làm việc ổn định, chí R2f = R2f.ic, dÉn ®Õn Mn = Mc cho ®éng không quay đợc ( = 0) Và thay đổi giá trị R2f.i > R2f.ic tốc độ động không ( = 0), nghĩa không điều chỉnh đợc tốc độ, hay gọi điều chỉnh không triệt để * Các tiêu chất lợng phơng pháp: Phơng pháp có sai số tĩnh lớn, điều chỉnh sâu s% lớn, s% > s%cp Phạm vi điều chỉnh hẹp (thờng D = ữ 3) Độ tinh điều chỉnh: Mômen động ĐK tỉ lệ với bình phơng điện áp stato, nên điều chỉnh mômen tốc độ động ĐK cách thay đổi điện áp stato giữ tần số không đổi nhờ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC) nh hình 3-7: ~ TN, uđm, R2f = 0 ®/tGH, u®m, R2f ≠ U®k TN §AXC Sth.TN ub1 < uđm f1, ub ub2 < ub1 Sth.gh ĐK ≠ (®iỊu chØnh cã cÊp) Vïng ®iỊu chØnh d−íi tốc độ định mức ( < R2f đm) Phù hợp với phụ tải năng, điều chỉnh mà giữ dòng điện rôto không đổi mômen không đổi (M ~ Mc) * Ưu: Phơng pháp thay đổi điện trở phụ mạch rôto để điều chỉnh tốc độ động ĐK nh có u điểm đơn giản, rẻ tiền, dễ điều chỉnh tốc độ động Hay dùng điều chỉnh tốc độ cho phụ tảI dạng (Mc = const) * Nhợc điểm: Tuy nhiên, phơng pháp có nhợc điểm điều chỉnh không triệt để; điều chỉnh sâu sai số tĩnh lớn; phạm vi điều chỉnh hẹp, điều chỉnh mạch rôto, dòng rôto lớn nên phải thay đổi cấp điện trở phụ, công suất điều chỉnh lớn, tổn hao lợng trình điều chØnh lín M c( ) a) Mth2 Mth1 Mth M b) Hình 3-7: a) Sơ đồ điều chỉnh tốc độ đ/c ĐK ustato b) Các đặc tính điều chỉnh ustato đ/c ĐK Nếu coi ĐAXC nguån lÝ t−ëng (Zb = 0), ub ≠ u®m mômen tới hạn Mth.u tỉ lệ với bình phơng điện áp, sth.u = const: ub ⎞ M th u = M th gh ⎜⎜ ⎟⎟ = M th u *b2 ⎪ ⎬ ⎝ u1 ⎠ ⎪ s th.u = s th gh = const ⎭ (3-17) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Trang 108 Trang 107 Để cải thiện dạng đặc tính điều chỉnh giảm bớt mức phát nóng động cơ, ngời ta mắc thêm điện trở R2f (hình 3-7) Khi đó, điện áp đặt vào stato định mức (ub = u1) ta đợc đặc tính mềm đặc tính tự nhiên, gọi đặc tính giới hạn Rõ ràng là: s th gh = s th R + R 2f ; R2 Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Mth.gh = Mth (3-18) Trong đó: Mth.gh, sth.gh mômen hệ số trợt tới hạn đặc tính giới hạn (đ/tGH) Ví dụ ta có tổ nối dây stato (1 pha) gồm đoạn, đoạn phần tử nh hình 3-8 Nếu ta đấu nối tiếp đoạn thuận cực (đánh dấu * hình vẽ), đờng sức từ phân bố nh hình 3-8a, nên số cực vµ p = N/2 S N S N/2 ++ ++ * * S ++ * + N S ++ + * * + N + * Mth, sth lµ mômen hệ số trợt tới hạn đặc tính tự nhiên Dựa vào đặc tính giới hạn Mgh(s), = const, ta suy đặc tính điều chỉnh ứng với giá trị ub cho trớc nhờ quan hệ: M *u = u *b2 ; M *u = Mu M gh (3-19) ~ * * a) p = 2; ~ * * b) p = 1; ~ * * c) p = 1; H×nh 3-8: Thay đổi số đôi cực đổi nối tổ dây quấn Đặc tính điều chỉnh trờng hợp nh hình 3-7b Phơng pháp điều chỉnh điện áp thích hợp với truyền động mà mômen tải hàm tăng theo tốc độ nh: máy bơm, quạt gió, Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng, biến đổi bán dẫn làm ĐAXC cho động ĐK 3.4.4 Điều chỉnh tốc độ ĐK cách thay đổi số đôi cực (p): Nh vậy, cách đổi nối đơn giản tổ dây quấn, ta đà điều chỉnh đợc tốc độ: từ o sơ đồ 3-8a thành lên o nh sơ đồ 3-8b, c; điều chỉnh đợc tốc độ động ĐK Thực tế, động ĐK đa tốc độ thờng gặp đổi nối theo ) tam giác kép ( hai cách: hình kép (Y ) Sơ đồ đổi nối đớc giới thiệu hình 3-9: Theo quan hệ: = ω0 (1 − s) = 2pf1 (1 − s) p (3-20) Trong đó: f1 tần số lới điện, p số đôi cực Vậy, thay đổi số đôi cực p, điều chỉnh đợc o điều chỉnh đợc Để thay đổi đợc số đôi cực p, ngời ta phải chế tạo động ĐK đặc biệt, có tổ dây quấn stato khác để tạo đợc p khác nhau, gọi máy đa tốc * x1 , r * x1 , r x1 , r * x1 , r * x1 , r * x1 , r * b) Tam giác a) Sao đơn c) Sao kép Hình 3-9: Đổi nối dây quấn stato động ĐK Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền ®éng ®iƯn Tù ®éng Trang 109 Khi nèi hc Y, hai đoạn dây quấn pha đợc đấu nối tiếp thuận cực giống nh hình 3-9a, nên ta giả thiết p = tơng ứng tốc ®é ®ång bé lµ o Khi ®ỉi nèi thµnh , đoạn dây nối song song ngợc cực giống nh hình 3-9c, nên p = 1, tốc độ đồng tăng gấp đôi ( o = o) Để dựng đặc tính điều chỉnh, ta cần xác định cá trị số Mth, sth o cho cách nối dây Đối với trờng hợp đoạn dây stato đấu nối tiếp, nên: ta có quan hệ nèi , hai R = 2r1 ; X1 = x R = 2r2 ; X = x ; X nm ⎫ ⎬ = x nm ⎭ (3-21) Trong ®ã: r1, r2, x1, x2 điện trở điện kháng đoạn dây stato rôto Điện áp dây quấn pha U f = 3.U1 Do đó: R s th ∆ = R M th ∆ = 1∆ + (X1∆ + X ) ' 2∆ [ 3( 3.U1 ) ' r = ] = [ s th = 9U 1 1 r1 ; X1 = x1 ; R = r2 ; X = x 2 2 R 12 + (X1 + X '2 ) = Trang 110 r2' r12 + x 2nm ] 2ωo R ± R 12 + X 2nm = [ U12 ] 4ωo r1 + r12 + x 2nm (3-26) So s¸nh (3-62) víi (3-59) ta thÊy: M th = M th.∆ (3-27) Nh− vËy, ®ỉi nèi ⇒ , tốc độ không tải lý tởng tăng lên lần ( o = o ), độ trợt tới hạn không đổi (giá trị tơng đối), mômen tới hạn giảm 1/3 lần Đặc tính điều chỉnh có dạng nh hình 3-10a Sth o Sth o o ] (3-23) oY Sth SthY Mc.cp MthY Mth M H×nh 3-10: Các đặc tính điều chỉnh tốc độ đổi nối dây quấn stato Y Đối với trờng hợp đổi nối Y ta suy luận tơng tự Khi nối Y, đoạn dây đấu nối tiếp U1Y = U1, nên: thì: R '2 [ 3( 3.U1 ) Mc.cp Mc.cp Mth Mth M 4ωo r1 + r12 + x 2nm Còn điện áp dây quấn pha là: Uf M th = Giáo Trình: Truyền động điện Tự ®éng (3-22) r + x 2nm 2ωo R R 12 + X 2nm Nếu đổi thành R1 = ' Ths Khơng Công Minh (3-24) = U1 V× vËy: (3-25) s th = M thY = r2' r +x [ nm 3U12 4ωo r1 ± r12 + x 2nm Trang 111 ⎫ ⎪ ] (3-28) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động So sánh (3-28) với biểu thức tơng ứng sơ đồ kép (3-25) (3-26) ta đợc: sthY = sth ; M thY = M th §Ĩ xác định phụ tải cho phép điều chỉnh tốc độ, xuất phát từ giá trị công suất suy m«men Tõ biĨu thøc cđa c«ng st, ta cã: Khi nèi : Khi nèi Do ®ã: M th / M c.cp λ ≈ = M th∆ / M c.cp Nghĩa đổi nối lên 4/3 lần Pc.cp Pc.cp = cos ≈1 cos ϕ ∆ η ∆ (3-32) Thùc tÕ cho phÐp coi Pc.cp ≈ Pc.cp , v× hƯ sè công suất hiệu suất nối cao nối Đó nối , điện áp đặt lên đoạn dây quấn lớn nối , nên dòng từ hóa tăng cách vô ích: Từ (3-32) ta suy quan hệ mômen tải cho phÐp: Pc.cp / ωo ωo (3-33) = M c.cp∆ Pc.cp∆ / ωo∆ ωo Nh− vËy, ®ỉi nối , mômen phụ tải cho phép động giảm hai lần, công suất cho phép đợc giữ không đổi (Pcp = const) Điều chứng tỏ phơng pháp đổi nối phù hợp với máy có mômen tải tỷ lệ nghịch với tốc độ M c.cp Trang 112 , khả tải động tăng Pc.cpY = 3U1I1m cos Y Y So sánh với trờng hợp nối Pc.cp (3-30) (3-31) (3-34) Nếu đoạn dây nối hình Y, th×: Pc.cpY : Pc.cp = 3U1I1đm cos ϕ Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Nếu đặt: = Mth/Mc.cp từ (3-27) (3-32) ta thấy: (3-29) Nh− vËy, ®ỉi nèi Y ⇒ , tèc ®é không tải lý tởng mômen tới hạn tăng gấp đôi, hệ số trợt tới hạn giữ nguyên giá trị tơng đối (hình 3-10b) Pc.cp = 3U1I1m cos Ths Khơng Công Minh Vµ: M c.cp M c.cpY = (3-35) [xem (3-31)] ta cã: cos ϕ η ≈2 cos ϕ Y ηY ≈ Pc.cp / ωo Pc.cpY / ωoY (3-36) =1 (3-37) Nh− vËy, ®ỉi nèi Y ⇒ , mômen tải cho phép động đợc giữ không đổi, công suất cho phép tăng lần Điều có nghĩa phơng pháp đổi nối phù hợp với máy có mômen tải không đổi (Mc = const) Từ (3-37) (3-29) ta tìm đợc quan hệ hệ số tải : M th / M c.cp λ ≈ =2 λY M thY / M c.cpY Nghĩa đổi nối Y tăng lên lần (3-38) , khả tải động + Ưu điểm phơng pháp điều chỉnh tốc độ động ĐK cách thay đổi số đôi cực thiết bị đơn giản, rẻ tiền, đặc tính cứng khả điều chỉnh triệt để (điều chỉnh tốc độ không tải lý tởng) Trang 113 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Nhờ đặc tính cứng, nên độ xác trì tốc độ cao tổn thất trợt điều chỉnh thực tế không đáng kể + Nhợc điểm lớn phơng pháp có độ tinh kém, giải điều chỉnh không rộng kích thớc động lớn 3.4.5 Điều chỉnh tốc độ ĐK cách thay đổi tần sè (f1): 3.4.5.1 VÊn ®Ị thay ®ỉi tÊn sè cđa điện áp stato: Về nguyên lý, thay đổi tần số f1 o = 2pf1/p thay đổi điều chỉnh đợc tốc độ động ĐK Nhng thay đổi f1 f1đm ảnh hởng đến chế độ làm việc động Giáo Trình: Truyền động điện Tự động ~ u1, f1đm Vì vậy, thay đổi tần số f1 để điều chỉnh tốc độ ngời ta thờng kết hợp thay đổi điện áp stato u1 Và ngời ta thờng dùng biến đổi tần số (BT) để điều khiển tốc độ động ĐK nh hình 3-11 BT f1, ub ĐK Hình 3-11: hệ BT - ĐK Giả sử mạch stato: E1 ≈ c f1 (3-39) 3.4.5.2 Quy lt ®iỊu chØnh điện áp stato thay đổi tần số: Trong đó: E1 sđđ cảm ứng cuộn dây stato, từ thông móc vòng qua cuộn dây stato, c số tỉ lệ, f1 tần số dòng điện stato Nếu bỏ qua sụt áp tổng trở cuộn dây stato ta có: U1 E1 ≈ c f1 (3-40) Qua (3-45) ta thÊy: nÕu thay đổi f1 mà giữ U1 = const thay đổi theo + Ví dụ: giảm f1 < f1đm để điều chỉnh tốc độ < đm mà giữ U1 ≈ E1 ≈ c f1 = const th× theo (3-40), từ thông tăng lên, mạch từ động bị bảo hòa, điện kháng mạch từ giảm xuống dòng từ hóa tăng lên làm cho động tải từ, làm phát nóng động cơ, giảm tuổi thọ động cơ, chí nóng nhiệt độ cho phép động động bị cháy + Còn tăng f1 > f1đm giữ U1 E1 c f1 = const phụ tải Mc = const, mà làm viƯc, m«men M ≈ K I2cos = Mc = const Vậy tăng f1 > f1đm làm cho giảm, dẫn đến dòng I2 tăng, nghĩa động bị tải dòng, bị phát nóng làm xấu chế độ làm việc động bị cháy Trang 114 Hình 3-12, xác định khả tải mômen điều chỉnh tần số: f1 < f1đm M c( ) Đối với hệ dùng biến tần nguồn áp thờng có yêu cầu giữ cho khả tải mômen không đổi phạm vi điều chỉnh tốc độ ođm U1đm, f1đm đm o u1, f1 Mc Mcđm Mth Mthđm M Hình 3-12: Xác định khả tải mômen Nghĩa lµ: λ= M th = const M Trang 115 (3-41) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato (R1 = 0) th× tõ (3-41): U12 = M th = 2ωo X nm U12 U12 ≈ K 2πf1 f1 .ωL nm p ≈ Trong ®ã, coi: Xnm = L; o (3-42) o1 ođm o2 = f1/p M c( ) f1®m < f11 f1®m ®m f12 < f1®m f1®m f12 < f1®m ®m 02 Mth( ) ⎛ ω M c = M c.đm ⎜⎜ ⎝ ωđm q ⎞ ⎛ f ⎞ ⎟⎟ ≈ A.⎜⎜ ⎟⎟ ⎠ ⎝ f1đm ⎠ q (3-43) Mth1 Mth®m Mth2 M Theo (3-41), (3-42), (3-43) ta cã: o1 ⎛ f1 ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ f ⎝ 1.đm ⎠ Mc a) q = -1,0,1,2 U1 U1.đm = f1 f1.đm o®m Quan hƯ Mc = f( ): Trong ®ã: f1®m < f11 o1 q (3-44) o®m o2 M c( ) f1®m < f11 Suy ra: M c( ) f1®m < f11 o1 ®m o®m f12 < f1®m 02 f1®m f12 < f1®m Mth( ) Mth( ) U1 U1.đm ⎛ q⎞ ⎜ 1+ ⎟ 2⎠ ⎛ f ⎞⎝ = ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ f1.đm ⎠ ; víi q = -1, 0, 1, 2; (3-45) u 1* = f Mth2MthđmMth1 M c) Hay dạng tơng ®èi: ⎛ q⎞ * ⎜ 1+ ⎟ ⎠ ⎝ ; (q = -1,0,1,2) (3-46) Nh− vËy, thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động ĐK, ta phải thay đổi điện áp cho đảm bảo điều kiện (3-41), nhng lại phụ thuộc vào dạng phụ tải 3.4.5.3 Các đặc tính điều chỉnh tần số điện áp stato: Các dạng đặc tính thay đổi tần số điện áp stato với phụ tải khác (hình 3-13): Trang 116 M b) f1đm đm Mth Mth2MthđmMth1 M d) Hình 3-13: Đặc tính điều chỉnh tần số ®iƯn ¸p theo qui lt M = const víi c¸c phụ tải khác nhau: Trên hình 3-13a, phụ tải Mc số điện áp stato theo qui luật: U1 = const f11 / I/ (q = -1) th× điều chỉnh tần (3-47) Trên hình 3-13b, phụ tải Mc = const (q = 0) điều chỉnh tần số điện áp stato theo qui luật: Trang 117 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động U1 = const f1 (3-48) Trên hình 3-13c, phụ tải Mc = const (q = 1) điều chỉnh tần số điện áp stato theo qui luật: U1 = const f13 / Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Uđk tín hiệu dùng để điều khiển phần tử điều chỉnh ĐCh cho thông số tự động thay đổi, tác động vào động để đủ làm cho giá trị tiến đến đ, tự động ổn định tốc độ Uđ Uđk (3-49) Đ ĐCh Uph PH Trên hình 3-13d, phụ tải Mc = const (q = 2) điều chỉnh tần số điện áp stato theo qui luật: Hình 3-14: Hệ điều chỉnh tự động vòng kín U1 = const f12 (3-50) Đ 3.5 điều chỉnh tự động tốc độ động Cách thay đổi thông số thông số đầu ra: 3.5.1 Nguyên lý chung: Để cải thiện tiêu chất lợng hệ thống truyền động điện điều chỉnh, ngời ta thờng thực phơng pháp điều chỉnh tự động, tạo khả biến đổi thông số điều chỉnh (thông số đầu vào Xđch) cách liên tục theo mức độ thay đổi thông số đợc điều chỉnh đầu (đại lợng X) Muốn vậy, ta phải thiết lập hệ điều chỉnh vòng kín, lấy tín hiệu phản hồi từ đầu trực tiếp tỉ lệ với đại lợng X gián tiếp qua đại lợng liên quan đến X, cho tác động lên thông số đầu vào, làm cho thông số thay đổi tự động theo chiều hớng đa đại lợng X đạt đến giá trị đặt trớc Cấu trúc chung hệ điều chỉnh tự động vòng kín nh hình 3-14 Các tín hiệu điều khiển đầu vào thờng điện áp: Uđ tín hiệu đặt, tỷ lệ với giá trị đặt thông số đợc điều chỉnh: tốc ®é ® (U® ®); Uph - tÝn hiƯu ph¶n håi, tỷ lệ với giá trị thực thông số đợc ®iỊu chØnh (Uph ); U = U®k - tÝn hiƯu sai lệch, phản ánh mức độ sai lệch giá trị thực thông số với giá trị mong muốn đà đặt trớc đ Trang 118 ổn định tốc ®é hƯ ®iỊu chØnh tù ®éng trun ®éng ®iƯn có ý nghĩa lớn việc cải thiện tiêu chất lợng hệ TĐĐTĐ Thờng tăng độ cứng đặc tính để ổn định tốc độ cách dùng hệ thống điều khiển vòng kín Các đặc tính hệ hở có = (k)2/R không đổi phạm vi điều chỉnh Đối với đặc tính thấp có s.đ.đ Eb0, Mc = Mđm tốc độ làm việc = sai số tĩnh thờng lớn giá trị cho phÐp: S= M ®m > S cp β ω 0min (3-51) Để S Scp cần tìm biện pháp tăng tốc độ đến = Điểm làm việc [min, Mđm] đà nằm đặc tính khác hệ cã ω0 = ω01 vµ Eb1 = kφω01 > Eb0 Nối điểm (0min, 0) với điểm (min, Mđm) kéo dài ta đợc đặc tính mong muốn có độ cøng βm vµ: ω = ω - M m Giá trị m đợc xác định theo công thức: Trang 119 (3-52) Ths Khơng Công Minh S= Giáo Trình: Trun ®éng ®iƯn Tù ®éng M ®m ≤ S cp b m 0min (3-53) Giao điểm đặc tính mong muốn với đặc tính hệ hở cho biết giá trị cần thiết Eb thay đổi mômen tải Đặc tính đợc dựng gốc dới bên trái hình 3-14 I Uđ Uđk BĐ Rd Đ Ui m m > m = ∞ βm < I, M b) a) β 01 0min min Eb Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Nguyên lý điều chỉnh (3-54) đợc thực mạch phản hồi dơng dòng điện phần ứng nh hình 3-16a + Eb0 Ths Khơng Công Minh Hình 3-16: Sơ đồ đặc tính phản hồi dơng dòng điện tải Theo sơ đồ 3-16, ta cã: Eb0 M®m Eb1 Eb2 M, (I) Eb(M) Eb = kb(U® + RdI) ω= k b U ® R + (1 - k b )R d I kφ ®m k đm (2-56) (2-57) Trong đó: Uđ - điện áp ®Ỉt tèc ®é, M, (I) Ui = RdI - ®iƯn áp phản hồi dòng điện, Hình 3-15: Đặc tính hệ Biến đổi - Động Rd - điện trở sun mạch phần ứng So sánh (3-56) với (3-54) ta có: 3.5.2 Điều chỉnh tự động tốc độ theo dòng điện tải: Eb0 = kb.Uđ ; Qua hình 3-15, để nâng độ cứng lên m ta điều chỉnh Eb theo dòng điện tải Tại giao điểm đặc tính hệ hở hệ kín (mong muốn) tốc độ mômen có giá trị nh− nªn: Eb M M - = ω0 ⇒ E b = E b0 + k 'd I kφ ®m β βm (3-54) 1 Trong ®ã: E b0 = kφ m ω0 ; k 'd = (kφ m ) ( - ) ; (3-55) β βm Trang 120 K’d = kb.Rd (2-58) NÕu chän: kb.Rd = (R + Rd) m = , ta đợc đặc tính cứng tuyệt đối Nếu kb.Rd > (R + Rd) đặc tính mong muốn có độ cứng dơng, động làm việc không ổn định Trong trờng hợp biết trớc , m cần phải tính Rd, kb cho phù hợp, (hình 2-16b) 3.5.3 Điều chỉnh tự động tốc độ theo điện áp phần ứng: Qua hình 3-16, để nâng độ cứng lên m ta điều chỉnh Eb cách dùng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng Dựa vào phơng trình đặc tính tải biến đổi: Trang 121 Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Eb = U + RbI, v× Rb = R - R− nên: I= Ths Khơng Công Minh Nếu mạch có kbka >> (3-63) có dạng: (E b - U) (kφ ®m ) ( − ) β β tn ω= (3-59) Thay (3-59) vµo (3-54) đặt: 1 1 b=( )( - ) β β m β β tn E 'b (3-60) b k 'a = ; 1− b U® R− M k a kφ ®m (kφ ®m ) Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp ka (bằng trợt chiết áp r1, r2) tốc độ không tải lỷ tởng lẫn độ cứng đặc tính ®Ịu thay ®ỉi theo Tr−êng hỵp hƯ cã hƯ sè khuếch đại lớn độ cứng mong muốn đạt giá trị tối đa tn, (hình 3-17b) 3.5.4 Điều chỉnh tự động dùng phản hồi âm tốc độ động cơ: Qua hình 3-16, để nâng độ cứng lên m ta điều chỉnh Eb cách dùng mạch phản hồi âm tốc độ động Ta có biểu thức tính s.đ.đ Eb theo điện áp phần øng: Eb = E’b0 - k’aU (3-61) ω Nguyªn lý điều chỉnh (3-61) đợc thực mạch phản hồi âm điện áp phần ứng nh hình 3-17a: Uđ U Uđ Uđk BĐ - r1 r2 Đ m = tn b) Hình 3-17: Sơ đồ đặc tính phản hồi âm điện áp phần ứng Bỏ qua dòng điện điện trở r1, r2 đặt ka = r2/(r2+r1): Eb = kb(Uđ - kaU) ω= k b U® (1 + k b k a ) kφ ®m Uω FT ω (3-63) kbkt = ∞ kt I, M b) Hình 3-18: Sơ đồ đặc tính phản hồi âm tốc độ động Dựa vào phơng trình đặc tính điện Bộ biến đổi - Động chiều ta rút đợc dòng điện phần ứng thay vào (3-54) ta có: Eb = k kφ ®m (E b0 - d ω) R - kdR Eb = βm β E b0 - ( m - 1) kφ ®m ω β β (3-62) kbka R R1 + kbka b M (kφ ®m ) Trang 122 § a) βm I, M a) Uđk BĐ - I Ua (3-64) M = ω (U® , k a ) β tn Trong đó: tn = (kđm)2/R độ cứng đặc tính tự nhiên = E b0 ; b Giáo Trình: Truyền động điện Tự động E b = E ''b0 - k 't ω Trang 123 (3-65) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trong ®ã: E’’b0 = βm.Eb0/β , k’t = (βm/β-1).kφ®m Luật điều chỉnh (3-65) đợc thực phản hồi âm tốc độ (hình 3-18a), tín hiệu tốc độ đợc lấy máy phát tốc FT máy phát có điện áp tỷ lệ với tốc độ ®éng c¬: Uω = kt ω ω= k b U ® - R M / kφ ®m (1+ k b k t / kφ ®m ) kφ ®m ( kφ ®m ) (1+ k b k t / kφ đm ) m = R (3-66) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Vì đặc tính đặc trng cho công nghệ máy xúc nên ngời ta gọi đặc tính máy xúc ~ BĐ Đ A đm Rđo B ng Uh Vng Uđặt C I Iđm Ing Inm Us U b) a) Từ (3-66) tính đợc hệ số khuếch đại yêu cấu hệ cho đặc tính thấp phạm vi điều chỉnh đạt độ cứng mong muốn Khi kb.kt đặc tính tuyệt đối cứng Hình 3-19: a) Đặc tính hệ dùng khâu hạn chế dòng b) Sơ đồ hệ dùng khâu phản hồi ngắt dòng Trong trờng hợp không dùng máy phát tốc dùng cầu tốc độ để lấy tín hiệu phản hồi tốc độ (trong phần ứng động nhánh cầu) Muốn tạo đoạn đặc tính dốc có độ cứng mong muốn ng bắt buộc phải thay đổi thông số điều chỉnh xđch cho tốc độ động giảm nhanh tải tăng lên giới hạn cho phép 3.5.5 Phản hồi âm dòng điện có ngắt: Quá trình làm việc hệ TĐĐTĐ thờng có yêu cầu ổn định tốc độ vùng biến thiên cho phép mômen dòng điện phần ứng, dòng điện mômen vợt phạm vi cần phải hạn chế dòng điện mômen tránh cho động bị tải lớn, gây cố h hỏng động Muốn giảm dòng điện mômen ngắn mạch ta phải giảm độ cững đặc tính Tuy nhiên, để đẩm bảoyêu cầu ổn định tốc độ phạm vi biến thiên cho phép tải, ta giảm độ cứng dòng điện mômen vợt ngỡng Ngỡng đợc gọi điểm ngắt Tơng ứng với ta có dòng ngắt Ing, mômen ngắt Mng tốc độ ngắt ng Thông thờng I*ng (1,5ữ2) Vậy, đặc tính hệ gồm hai đoạn: đoạn làm việc từ điểm không tải lý tởng đến điểm ngắt (đoạn AB) đoạn ngắt từ điểm ngắt đến điểm dừng (đoạn BC) (xem hình 3-19a) Trang 124 Nh tải tăng hệ phải giảm Eb cđa bé biÕn ®ỉi ⎛ 1⎞ E b = E b − ⎜⎜ − ⎟⎟ ( kφ ®m ) (I - I ng ) ⎝ β ng β ⎠ (3-67) ⇒ E b = E b − k ng.d ( I − I ng ) ' Để thực quy luật điều chỉnh này, ta dùng khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt tác động mức ngỡng Ing, sơ đồ nguyên lý nh hình 3-19b Điện áp so sánh: Us = Ing.Rđo, vậy: Eb = kb[Uđặt - I.Rđo + Us] = kb.Uđặt - kb.Rđo.(I - Ing); (3-68) So sánh với (3-67) ta thấy: Eb0 = kb.Uđặt ; kng.d = kb.Rđo = kb.kng.d; Đoạn BC: = CđkbUđặt - Cđ(kbkng.d + R)(I - Ing); Trang 125 (3-69) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Câu hỏi ôn tập Có tiêu chất lợng dùng để đánh giá phơng pháp điều khiển động ? Nêu định nghĩa trình bày ý nghĩa tiêu Phân tích ý nghĩa việc điều chỉnh tốc độ điều chỉnh dòng điện (hoặc mômen), nêu yêu cầu thực tế việc điều chỉnh thông số ? Những tiêu cần đạt đợc việc điều chỉnh thông số ? Tõ biĨu thøc nµo ta rót nhËn xÐt chung phơng pháp điều khiển động điện chiều động điện không đồng ? Mỗi loại động có phơng pháp điều khiển ? Những phơng pháp đợc xem có hiệu ? Những phơng pháp điều khiển ®éng c¬ ®iƯn mét chiỊu cã thĨ dïng ®Ĩ ®iỊu chỉnh tốc độ ? Những phơng pháp dùng để điều chỉnh mômen dòng điện ? HÃy đánh giá tiêu chất lợng phơng pháp điều chỉnh tốc độ động chiều cách thay đổi điện áp phần ứng Nêu ứng dụng phơng pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập cách thay đổi điện trở phụ phần ứng Nêu u, nhợc điểm phơng pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều cách thay đổi từ thông kích thích Trình bày cách dựng họ đặc tính khởi động động không đồng rôto dây quấn dùng cấp điện trở phụ nối vào mạch rôto cách xác định cấp điện trở Trình bày nguyên lý điều chỉnh dòng điện mômen (khởi động) động không đồng lồng sóc phơng pháp thay đổi điện áp stato phơng pháp dùng điện trở phụ stato Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động 11 Đặc điểm làm việc động không đồng đợc cung cấp điện áp tần số định mức, thay đổi tần số khác với định mức ? Từ thông động thay đổi nh tần số nhỏ định mức tần số lớn định mức ? 12 Có luật (nguyên lý) điều khiển đợc áp dụng điều khiển tần số động không đồng ? Mô tả nội dung luật điều khiển 13 Ưu, nhợc điểm phơng pháp điều khiển tần số động không đồng ? Vì nói phơng pháp động không đồng so sánh đợc với phơng pháp điều khiển điện áp phần ứng động chiều kích từ độc lập ? 14 Ngời ta thờng quan tâm đến vấn đề khởi động điều khiển động đồng ? 15 Mô tả trình khởi động hai giai đoạn động đồng thông dụng 16 HÃy trình bày nguyên lý làm việc hệ Bộ biến đổi Động chiều có điều chỉnh tốc độ tự động vòng kín dùng phản hồi âm điện áp phần ứng 17 HÃy trình bày nguyên lý làm việc hệ Bộ biến đổi Động chiều có điều chỉnh tốc độ tự động vòng kín dùng phản hồi dơng dòng điện 18 HÃy trình bày nguyên lý làm việc hệ Bộ biến đổi Động chiều có điều chỉnh tốc độ tự động vòng kín dùng phản hồi âm tốc độ, phản hồi hỗn hợp âm điện áp dơng dòng điện phần ứng 19 HÃy trình bày hoạt động sơ đồ nguyên lý hệ Bộ biến đổi - Động chiều có phản hồi âm dòng điện có ngắt cách tạo đặc tính máy xúc 10 Phơng pháp điều khiển tốc độ động không đồng cách thay đổi số đôi cực có ứng dụng ? Trang 126 Trang 127 ... Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 105 Và: Trang 106 Mặc dù vậy, phơng pháp thờng đợc áp dụng cho điều chỉnh tốc độ động ĐK truyền. .. (kđm)2/R độ cứng đặc tính tự nhiên = E b0 ; b Giáo Trình: Truyền động điện Tự động E b = E ''''b0 - k ''t ω Trang 123 (3-65) Ths Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự ®éng Trong ®ã: E’’b0... Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Uđk tín hiệu dùng để điều khiển phần tử điều chỉnh ĐCh cho thông số tự động thay đổi, tác động vào động để đủ làm cho giá trị tiến đến đ, tự động ổn