Tự ĐộNG TRUYềN ĐộNG ĐIệN (3 tiết)
6.1 Khỏi niệm chung
Theo yờu cầu cụng nghệ của mỏy, cơ cấu sản xuất, cỏc hệ thống truyền động điện tự động đều được thiết kế tớnh toỏn để làm việc ở những trạng thỏi (hay chế độ) xỏc định. Những trạng thỏi sự cố hay hư hỏng khỏc thụng thường đó được dự đoỏn khi thiết kế tớnh toỏn chỳng để ỏp dụng những thiết bị và biện phỏp bảo vệ cần thiết.
Những trạng thỏi làm việc của hệ thống truyền động điện tự động cú thể được đặc trưng bằng cỏc thụng số như: tốc độ làm việc của cỏc động cơ truyền động hay của cơ cấu chấp hành mỏy sản xuất, dũng điện phần ứng của động cơ hay dũng kớch thớch của động cơ điện một chiều, mụmen phụ tải trờn trục của động cơ truyền động... Tuỳ theo quỏ trỡnh cụng nghệ yờu cầu mà cỏc thụng số trờn cú thể lấy cỏc giỏ trị khỏc nhau. Việc chuyển từ giỏ trị này đến giỏ trị khỏc được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều khiển.
Kết quả hoạt động của phần điều khiển sẽ đưa hệ thống động lực của truyền động điện đến một trạng thỏi làm việc mới, trong đú cú ớt nhất một thụng số đặc trưng cho mạch động lực lấy giỏ trị mới.
Như vậy về thực chất điều khiển hệ thống là đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống những phần tử, thiết bị nào đú (chẳng hạn điện trở, điện khỏng, điện dung, khõu hiệu chỉnh...) để thay đổi một hoặc nhiều thụng số đặc trưng hoặc để giữ một thụng số nào đú (chẳng hạn tốc độ quay) khụng thay đổi khi cú sự thay đổi ngẫu nhiờn của thụng số khỏc. Để tự động điều khiển hoạt động của truyền động điện, hệ thống điều khiển phải cú những cơ cấu, thiết bị thụ cảm được giỏ trị cỏc thụng số đặc trưng cho chế độ cụng tỏc của truyền động điện (cú thể là mụđun, cũng cú thể là cả về dấu của thụng số).
Trong hệ thống điều khiển giỏn đoạn cỏc phần tử thụ cảm này phải làm việc theo cỏc ngưỡng chỉnh định được. Nghĩa là khi thụng số được thụ cảm đến trị số ngưỡng đó đặt, phần tử thụ cảm theo thụng số này sẽ bắt đầu làm việc phỏt ra một tớn hiệu đưa đến phần tử chấp hành. Kết quả là sẽ đưa vào hoặc đưa ra khỏi mạch động lực những phần tử cần thiết.
Nếu hệ thống điều khiển cú tớn hiệu phỏt ra từ phần tử thụ cảm được dũng điện, ta núi rằng hệ điều khiển theo nguyờn tắc dũng điện. Nếu phần tử thục cảm được tốc độ, ta núi rằng hệ điều khiển theo nguyờn tắc tốc độ, nếu cú phần tử thụ cảm được thời gian của quỏ trỡnh (từ một mốc thời gian nào đú) ta núi rằng hệ điều khiển theo nguyờn tắc thời gian. Tương tự cú hệ điều khiển theo nguyờn tắc nhiệt độ, theo mụmen, theo chiều cụng suất...
6.2 Điều khiển tự động theo nguyờn tắc thời gian.
a) Nội dung nguyờn tắc điều khiển theo thời gian:
Điều khiển theo nguyờn tắc thời gian dựa trờn cơ sở là thụng số làm việc của mạch động lực biến đổi theo thời gian. Những tớn hiệu điều khiển phỏt ra theo một quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thỏi của hệ thống.
Những phần tử thụ cảm được thời gian để phỏt tớn hiệu cần được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối tượng. Vớ dụ như tốc độ, dũng điện, mụmen của mỗi động cơ được tớnh toỏn chọn ngưỡng cho thớch hợp với từng hệ thống truyền động điện cụ thể.
Những phần tử thụ cảm được thời gian cú thể gọi chung là rơle thời gian. Nú tạo nờn được một thời gian trễ (duy trỡ) kể từ lỳc cú tớn hiệu đưa vào (mốc 0) đầu vào của nú đến khi nú phỏt được tớn hiệu ra đưa vào phần tử chấp hành.
Cơ cấu duy trỡ thời gian cú thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu điện từ, khớ nộn, cơ cấu điện tử, tương ứng là rơle thời gian kiểu con lắc, rơle thời gian điện từ, rơle thời gian khớ nộn và rơle thời gian điện tử...
b) Mạch điều khiển truyền động điện điển hỡnh theo nguyờn tắc thời gian:
Xột mạch điều khiển khởi động động cơ điện một chiều kớch từ độc lập cú hai cấp điện trở phụ trong mạch phần ứng để hạn chế dũng điện khởi động ở trờn theo nguyờn tắc thời gian. Sơ đồ mạch điều khiển như hỡnh 6.1.
+ M 1 D 3 5 Đg _ Đg 1RTh + _ 1G 2G Đg 7 Đg r1 r2 Ư CK 2Đg 2RTh 1RTh 9 11 1G 2RTh 2G + _
Hỡnh 6.1 - Điều khiển khởi động động cơ ĐMđl theo nguyờn tắc thời gian.
Trạng thỏi ban đầu sau khi cấp nguồn động lực và điều khiển thỡ rơle thời gian 1RTh được cấp điện mở ngay tiếp điểm thường kớn đúng chậm RTh(9-11). Để khởi động ta phải ấn nỳt mở mỏy M(3-5), cụngtắctơ Đg hỳt sẽ đúng cỏc tiếp điểm ở mạch động lực, phần ứng động cơ điện được đấu vào lưới điện qua cỏc điện trở phụ khởi động r1, r2. Dũng điện qua cỏc điện trở cú trị số lớn gõy ra sụt ỏp trờn điện trở r1. Điện ỏp đú vượt quỏ ngưỡng điện ỏp hỳt của rơle thời gian 2RTh làm cho nú hoạt động sẽ mở ngay tiếp điểm thường kớn đúng chậm 2RTh(11- 13), trờn mạch 2G cựng với sự hoạt động của rơle 1RTh chỳng đảm bảo khụng cho cỏc cụngtắctơ 1G và 2G cú điện trong giai đoạn đầu của quỏ trỡnh khởi động.
Tiếp điểm phụ Đg(3-5) đúng để tự duy trỡ dũng điện cho cuộn dõy cụngtắctơ Đg khi ta thụi khụng ấn nỳt M nữa. Tiếp điểm Đg(1-7) mở ra cắt điện rơle thời gian 1RTh đưa rơle thời gian này vào hoạt động để chuẩn bị phỏt tớn hiệu chuyển trạng thỏi của truyền động điện. Mốc khụng của thời gian t cú thể được xem là thời điểm Đg(1-7) mở cắt điện 1RTh.
ω ω0 A I 1