Thiết kế hệ truyền động ăn dao máy mài 3A130 sử dụng hệ thống điều khiển T-Đ

Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch động lực của bộ chỉnh lưu

Theo sơ đồ hình 2.3, biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống hệt nhau, có thể coi đây là sơ đồ chỉnh lưu một nữa chu kỳ hoạt động dịch pha nhau 1800. Mạch chỉnh lưu cầu một pha có thể không dùng máy biến áp, giá trị điện áp trung bình một chiều ra tải, nếu tăng giá trị góc điều khiển α thì điện áp trung bình sẽ giảm, ngược lại nếu giảm góc điều khiển α thì điện áp trung bình sẽ tăng, giá trị điện áp trung.

Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực

Ưu, nhược điểm của sơ đồ : Nhìn chung chỉnh lưu cầu có điều khiển một pha có điện áp chỉnh lưu tương dương như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính. Mặc dù vậy chỉnh lưu cầu một pha có ưu điểm hơn ở chỗ : điện áp ngược trên van bé hơn, máy biến áp dễ chế tạo và có hiệu suất cao hơn.

Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng

Urc : Điện áp tựa thường có dạng hình răng cưa lấy từ đầu ra khối ĐBH&PXRC. Uđk: Điện áp điều khiển, đây là điện áp một chiều được đưa từ ngoài vào dùng để điều khiển giá trị góc α. UđkT : Điện áp điều khiển tiristor là chuỗi xung điều khiển lấy từ đầu ra hệ thống điều khiển (cũng là đầu ra của khâu truyền xung) và được truyền đến điện cực điều khiển G và K của tiristor.

Thiết kế mạch phát xung điều khiển

Để tạo ra một hệ thống các xung xuất hiện lặp đi lặp lại với chu kỳ bằng chu kỳ nguồn xoay chiều cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu và điều khiển được thời điểm xuất hiện xung trong mỗi chu kỳ, ta phải sử dụng các mạch phát xung phát ra điện áp dạng răng c- ưa. Để lấy tín hiệu đồng bộ và hai cuộn dây pha thứ cấp còn lại độc lập với hai cuộn dây trên dùng để cung cấp điện áp nguồn nuôi cho mạch điều khiển. Điện áp vào đầu sơ cấp máy biến áp có dạng hình sin trùng pha với điện áp anot của tiristor qua khếch đại thuật toán A1 tạo xung chữ nhật đối xứng Ub, phần dương của điện áp chữ nhật qua Đz tới A2 tích phân thành điện áp tựa Urc.

Việc so sánh ta chọn dùng khuếch đại thuật toán vì KĐTT có hệ số khuếch đại vô cùng lớn, chỉ cần một tín hiệu nhỏ ở đầu vào, đầu ra có tín hiệu điện áp nguồn nuôi, nên chọn KĐTT là hợp lý.

Tính toán các thông số của mạch điều khiển

Khi điều chỉnh dưới tốc độ cơ bản thì độ cứng của đặc tính cơ giảm xuống làm sai số tốc độ tăng lên vượt quá giá trị cho phép do đó yêu cầu quan trọng khi thiết kế hệ thống là tìm những phương án ổn định hóa tốc độ. Biện pháp chủ yếu dùng để ổn định hóa tốc độ là làm tăng độ cứng của đặc tính cơ, muốn vậy thông số điều chỉnh phải thay đổi tự động khi có sự thay đổi của tải sao cho có khả năng bù trừ lượng sụt tốc do tải gây ra. Mục đích của phải hồi tốc độ là làm tăng độ cứng của đặc tính cơ, nhưng đồng thời nó lại làm tăng giá trị dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch, kết quả là gây nguy hiểm cho động cơ khi bị quá tải lớn và gây hỏng hóc cho các cơ cấu truyền lực bởi gia tốc quá lớn khi khởi động và hãm.

Do khi sử dụng phẩn hồi âm tốc để ổn định tốc độ đối với chỉnh lưu tiristo thì vấn đề khi tốc độ động cơ biến thiên ngay lập tức gây nên sự tăng giảm quá mức của dòng điện phần ứng và của tiristor à không thể chấp nhận được.

Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ truyền động

Bộ biến đổi có chức năng biến đổi năng lượng điện thích ứng với động cơ truyền động và mang thông tin điều khiển các tham số đầu ra của bộ biến đổi ( như điện áp, dòng điện…), Tín hiệu điều khiển lấy từ các bộ điều khiển, các bộ điều chỉnh này nhận tín hiệu sai lệch về trạng thái làm việc của hệ truyền động thông qua so sánh tín hiệu đặt và tín hiệu đo lường các đại lượng truyền động. Quá trình cứ tiếp diễn tốc độ tăng thì dòng lại giảm nên đặc tình hở đến khi tốc độ đạt giá trị nào đó (mà Uv = Ucd – r.n < Uvbb ) độ khuếch đại thoát khỏi vòng bão hòa, và làm việc trong vùng khếch đại tuyến tính, lúc này phản hồi âm tốc độ bắt đầu tham gia điều khiển hệ nên hệ chuyển sang khởi động theo trạng thái đặc tính hệ kín, tốc độ tiếp tục tăng, dòng tiếp tục giảm, khi dòng giảm đến giá trị Iư =Ic thì gia tốc =0. - Nếu tăng nhiều Ucd thì Uv > Uvph => hệ chuyển sang tốc độ trên đặc tính hệ hở và khi Uv tăng thì Iư tăng, gia tốc dương dudt .>0, khi tốc độ tăng => Uv giảm đến khi tốc độ đặt đến giá trị Uv ≤ Uvph thì phản hồi âm tốc độ bắt đầu tham gia, hệ bắt đầu chuyển sang trạng thái khởi động trên đặc tính hệ kín, n tăng dòng giảm đến khi Iư.

Trong trường hợp này ta xét với việc giảm Ucd sao cho dòng Iư không đảo dấu, khi đó Iư sẽ giảm làm cho Iư – Ic <0 nên gia tốc sẽ âm chuyển sang làm việc trên đặc tính thấp hơn nhưng đồng thời không đảo chiều và tốc độ giảm từ điểm tốc độ cố định theo đường đặc tính, khi tốc độ giảm thì dòng tăng đến khi Iư = Ic hệ làm việc ổn định ở tốc độ thấp.

Xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thống

Khi tần số điện áp xoay chiều đủ lớn có thể dùng biến đổi gần đúng từ khai triển Mc.Lauin. Nhận xét: Ta nhận thấy đối với hệ thống hở thì sai lệch tĩnh của hệ thống lớn hơn nên không đảm bảo được yêu cầu đặt ra. Để đảm bảo điều chỉnh tốc độ tốt thì St phải nhỏ, mà điều này với hệ thống hở không thể làm được.

Vì vậy, trong nội dung đồ án này chung ta thực hiện điều khiển hệ thống bằng hệ kín có phản hồi âm tốc độ và phản hồi âm dòng nhằm thoả mãn hai yêu cầu: Chất lượng tĩnh của hệ và bảo vệ dòng điện.

Xây dựng đặc tính tĩnh

Đoạn thứ nhất là đoạn làm việc ở chế độ ổn định tốc độ với khâu phản hồi tốc độ được bắt đầu từ điểm không tải lý tưởng cho đến điểm ngắt dòng và đoạn thứ hai là đoạn làm việc ở chế độ khởi động hoặc hãm hay có thể quá tải ứng với dòng phần ứng lớn hơn dòng ngắt Ing. Với hệ thống này ta chọn tốc độ tại thời điểm khâu ngắt bắt đầu tác động cũng là tốc độ mà tại đó khâu phản hồi âm tốc độ đạt giá trị bão hòa nbhmax = nngmax. Ta cũng chọn tốc độ lúc khâu phản hồi dòng bắt đầu rơi vào trạng thái bão hòa là lúc khâu phản hồi âm dòng có ngắt bắt đầu tác động nbhmin = nngmin = 82,9 vg/ph.

Do điện áp bão hòa của KĐTT không đổi, đồng thời hệ số khuếch đại KI cũng không đổi nên điểm ngắn mạch của họ đặc tính cơ đều xuất phát từ một điểm là (2,26.Iđm ; 0).

XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG

Trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động điện tự động, do nhiễu loạn hoặc do nhiều nguyên nhân khác nhau mà hệ thống có thể mất ổn định. Tính ổn định của hệ thống là tính mà hệ thống có thể trở lại trạng thái ban đầu khi nhiễu loạn mất đi sau một khoảng thời gian nào đó, hoặc khả năng xác lập trạng thái ổn định mới khi sai lệch đầu vào thay đổi. Để khảo sát hệ thống, ta thành lập sơ đồ cấu trúc của hệ thống và sau đó xây dựng hàm truyền của hệ thống và sử dụng các tiêu chuẩn xét ổn định để xem hệ thống đó có ổn định hay không.

Có nhiều tiêu chuẩn để xét tính ổn định của hệ thống, nhưng trong nội dung đồ án này chúng ta xét tính ổn định của hệ thống theo tiêu chuẩn ổn định Hurwitz.