Điều khiển Truyền Động Động Cơ Một Chiều trong Hệ Thống Máy Cán

Khái niệm chung

Việc trọn các đại lợng cơ bản là tùy ý, sao cho các biểu thức tính toán.

Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Tải có momen tỷ lệ nghịch với tốc độ, chẳng hạn các cơ cấu máy cuốn dây, quấn giấy, các truyền động quay trục chính, máy cắt gọt kim loại thì khi giảm từ thông, tốc độ động cơ sẽ tăng lên. Không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lợng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.

Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng

Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh tốc độ và độ chính xác duy trì tốc độ làm việc thì việc sử dụng các hệ thống hở nh trên là không thoả mãn đợc. Hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vợt quá giá trị cho phép thì hệ chuyển động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộ dải điều chỉnh.

Nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ

Để làm đợc việc này, trong đa số các trờng hợp cần xây dựng các hệ truyền. động kiểu phòng kín. Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ đ- ợc giữ nguyên, do đó momen tải cho phép của hệ sẽ không đổi. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng là rất thích hợp trong trờng hợp mô men tải là const trong toàn dải điều chỉnh. Thờng khi điều chỉnh từ thông thì điện áp phần ứng đợc giữ nguyên bằng giá trị định mức, do đó đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từ thông chính là đặc tính có điện áp phần ứng định mức, từ thông định mức và. đợc gọi là đặc tính cơ bản. Tốc độ lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện. Khi giảm từ thông để tăng tốc. độ quay của động cơ thì đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thờng thì cần phải giảm dòng điện phần ứng cho phép, kết quả là mômen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh. Ngay cả khi giữ nguyên dòng điện phần ứng thì độ cứng. đặc tính cơ cũng giảm rất nhanh, khi giảm từ thông kích thích. Đặc tính cơ bản. nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ: a) sơ đồ thay thế, b) Đặc tình. điều chỉnh khi điều chỉnh từ thông động cơ; c) quan hệ φ(ikt). Tính chất của máy phát điện đợc xác định bởi hai đặc tính: Đặc tính từ hoá là sự phụ thuộc giữa sức điện động máy phát vào dòng điện kích từ và đặc tính tải là sự phụ thuộc vào điện áp trên hai cực của máy và dòng điện tải.

Hê thống chỉnh lu - động cơ một chiều

Nếu trong sơ đồ hình (2-19) ta tăng góc mở của các van đến giá trị gần bằng π và đảo chiều suất điện động E bằng cách dùng ngoại lực bắt roto động cơ quay ngợc, hoặc đảo chiều dòng kích từ đợc thì dòng điện chỉnh lu vẫn theo chiều cũ nhng suất điện động chỉnh lu đã đảo dấu các van dẫn dòng trong thời gian điện áp anốt âm. Thay đổi góc điều khiển α từ 0 ữ π thì suất điện động chỉnh lu biến thiên từ Edo và ta đợc một họ đặc tính tính song song nhau nằm ở nửa bên phải của mặt phẳng toạ độ [ω, I]. Bằng phơng pháp toán học ta có thể tính và vẽ đợc đặc tính cơ trong vùng dòng điện gián đoạn đó là các doạn cong nét liền rất dốc sát trục tung trên hình 2-24.

Tại thời điểm t = tđ khoá s bắt đầu ngắt khi dó i = Imax Khi đó trong mạch vẫn tồn tại dòng điện khép mạch qua D0 (do năng lợng điện từ tích luỹ trong mạch khi dòng điện tăng) và Uθ = D.

Một số đặc điểm của biến áp nguồn điều khiển

Sụt áp trong biến áp lực chủ yếu là do cuộn cảm, còn ở biến áp điều khiển là do điện trở cuộn dây. *Kết luận: Mục đích tính toán biến áp điều khiển là dựa vào công suất của biến áp cần thiết, ta chọn trên các cuộn thứ cấp đủ điện áp khi mang tải và không phát nóng quá mức cho phép.

Tính toán biến áp 3 pha

Nhiệm vụ so sánh 2 điện áp tựa và điện áp điều khiển kết quả ở đầu ra là các xung chữ nhật sau khi qua điốt D9 để loại bỏ phần âm, ta đợc dạng điện. Nhiệm vụ của biến áp xung là cách ly mạch lực và mạch điều khiển, phối hợp trở kháng tầng khuếch đại xung và cực điều khiển van lực. Thông thờng mạch đợc thiết kế với điều kiện R3 << R4 + VR2 nên ta bỏ qua dòng chảy qua R4 và VR2 trong giai đoạn này ứng với khoảng thời gian điện áp ở đầu ra của OA1 dơng thì đi ốt D8 khoá, đầu ra của OA2 đảo trạng thái (chuyển sang trạng thái âm tụ C2.

Các điện áp này đợc khuếch đại bằng các cặp transitor đấu kiểu darlington sau đó đợc truyền qua biến áp xung để đa đến cực điều khiển thyristor.

Động cơ điện một chiều KTĐL

Trong đú KBBĐ là hệ số khuếch đại của bộ biến đổi, TBBĐ là hằng số thời gian của bộ biến đổi đợc tính theo công thức.

Tổng hợp mạch vòng tốc độ

Trong đó Sw là sensor tốc độ có hàm truyền là khâu quán tính với hệ số truyền là Kw và hằng số thời gian (lọc) Tfw.

Đảo chiều từ thông

Trong dây truyền cán động cơ sử dụng hệ truyền động với công suất lớn (vì công suất kích từ chỉ khoảng 18% công suất truyền động) và hầu nh không. Phơng pháp đảo chiều từ thông thực hiện nhẹ nhàng vì mạch từ thông có công suất nhỏ hơn mạch phần ứng. Tuy vậy cuộn kích từ có số vòng dây lớn, hệ số tự cảm lớn do đó thời gian đảo chiều tăng lên (thời gian quá độ lớn) nên phơng pháp đảo chiều từ thông tốc độ tăng qúa, không tốt.

Quá trình đảo chiều

Mô men mở máy quá lớn sẽ tạo ra các xung lực động làm hệ truyền động bị giật, không tốt về mặt cơ học, hại máy, có thể gây ra nguy hiểm gẫy trục, vỡ bánh răng. Vậy, để đảm bảo an toàn cho động cơ và các cơ cấu truyền động cũng nh tránh ảnh hởng xấu tới lới điện, phải hạn chế dòng điện khi mở máy, không cho vợt mức giá trị Imm =(1,5 - 2,5)Iđm. Do vậy, khi mô mên giảm đi 1 mức nào đó thì phải cắt điện trở Rp trong mạch phần ứng nhờ đồng tiếp điểm K để động cơ trở về làm việc (hãy tiếp tục mở máy) trên đặc tính tự nhiên tại điểm E.

Khi đóng tiếp điểm K để cắt điện trở phụ Rp ra khỏi mạch rôto thì ngay lập tức động cơ chuyển từ điểm làm việc D trên đặc tính cơ nhân tạo 1 sang làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên 2, do quán tính cơ khi chuyển đặc tính, tốc.

Mô phỏng hệ thống bằng simulink

Để sử dụng tốt chơng trình này, ta cần nắm chắc các kiến thức cơ bản về điều khiển tự động, xây dựng mô hình toán học theo quan điểm lý thuyết điều khiển tự. + Hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng (PI Curent Regulator) đầu vào nhận tín hiệu từ khâu phản hồi tốc độ đầu ra gửi tới khối điều khiển αlpha-deg. Khi động cơ làm việc tốc độ của động cơ đợc ổn định nhờ bộ phản hồi tốc độ và bộ phản hồi dòng điện tốc độ thực tế của động cơ đợc so sánh với tốc độ đặt do vậy trên Scope ta nhìn thấy tốc độ của động cơ bám sát đờng đặt (đỏ).

Dòng điện thực tế của động cơ sẽ thay đổi khi động cơ mang đầy tải và không tải đợc hiển thị trên Scope và dòng điện thực tế ta thấy bám theo đờng.