- Điện áp ngợc cực đại của diode: UN=100 V.
Chơng 5
Tính toán thiết kế mạch điều khiển hệ truyền động.
5.1 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển tác động liên tục.
5.1.1 Hệ thống điều tốc phản hồi tốc độ có phản hồi âm ngắt dòng điện. điện.
Hình 5.1 là một ví dụ về hệ thống điều tốc không có sai số tĩnh, trong đó dùng bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ để thực hiện không có sai số tĩnh, đồng thời dùng phản hồi âm ngắt dòng điện để hạn chế dòng điện xung kích của quá trình trạng thái động khi mở máy. Khi dòng điện vợt quá dòng điện ngắt mạch Ing, Ui cao hơn điện áp xuyên thủng của diot zener DZ, làm bóng bán dẫn 3 cực VT đợc thông, thì điện áp ra Uđk của bộ PI tiến dần đến 0, điện áp đầu ra của bộ chỉnh lu tiristor hạ xuống đột ngột, đạt đợc mục đích hạn chế dòng điện.
Hình 5.1: Hệ thống điều tốc mạch vòng tốc độ dùng phản hồi âm ngắt dòng điện.
Lúc dòng điện động cơ nhỏ hơn giá trị dòng ngắt mạch, sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định của hệ thống nói trên thể hiện trên hình 5.2.
Hình 5.2: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều tốc. Hình 5.3: Đờng đặc tính tĩnh.
Đờng đặc tính tĩnh lý tởng của hệ thống không có sai số tĩnh kể trên thể hiện trên hình 5.3. Khi Id < Ing hệ thống không có sai số trợt tĩnh, đờng đặc tính tĩnh là một họ nằm ngang cùng số vòng quay. Khi Id > Ing, phản hồi âm ngắt mạch dòng điện bắt đầu gây tác dụng, đờng đặc tính tĩnh hạ xuống đột ngột. Toàn bộ đờng đặc tính tĩnh thành một hình chữ nhật.
Nhợc điểm của hệ thống điều tốc này ở chỗ: khâu phản hồi âm ngắt dòng điện chỉ dành riêng cho khống chế dòng điện, nhng chỉ sau khi vợt
t n n 0 d I t I cp I n I t I cp I ng d I n 0 t
quá dòng điện tới hạn khâu phản hồi mới làm việc để hạn chế sự xung kích của dòng điện, đồng thời không thể khống chế thật tốt đồ thị trạng thái động của dòng điện. Đồ thị dòng điện và tốc độ quay lúc hệ thống điều chỉnh tốc độ mạch vòng kín đơn có phản hồi âm ngắt dòng điện đợc vẽ trên hình 5.4a. Sau khi dòng điện từ giá trị cho phép giảm xuống, mômen quay động cơ cũng theo đó giảm xuống, vì vậy quá trình tăng tốc tất nhiên phải kéo dài.
b) a)
Hình 5.4: Đồ thị dòng điện và tốc độ quay của quá trình khởi động hệ thống điều chỉnh tốc độ:
a) hệ thống mạch vòng kín đơn có phản hồi âm ngắt dòng điện. b) quá trình khởi động tăng tốc lý tởng.
Đối với hệ thống điều chỉnh tốc độ thờng phải vận hành đảo chiều nh máy bào giờng, máy cán đảo chiều, việc rút ngắn thời gian quá trình khởi động là nhân tố quan trọng nâng cao năng suất. Vì vậy, ở điều kiện dòng điện (mômen điện từ) của động cơ bị hạn chế, muốn lợi dụng tối đa năng lực quá tải cho phép của động cơ, tốt nhất là trong quá trình quá độ luôn luôn giữ đợc dòng điện (hoặc mômen điện từ) ở giá trị tối đa cho phép, làm cho hệ thống truyền động điện tận dụng gia tốc tối đa để khởi động, sau khi vận tốc đạt tới trạng thái ổn định, lại cho dòng điện lập tức giảm xuống, làm cho mômen cân bằng với phụ tải. Đồ thị của quá trình khởi động lý t- ởng ấy đợc vẽ trên hình5.4b. Lúc này đồ thị của dòng điện có hình sóng, còn đồ thị tốc độ quay tăng theo tuyến tính. Đó là quá trình khởi động nhanh nhất mà hệ thống điều chỉnh tốc độ ở điều kiện dòng điện (hay tốc độ quay) tối đa bị hạn chế có thể đạt tới. Trên thực tế, bởi vì tác dụng của điện cảm mạch điện chính, dòng điện không thể đột nhiên nhảy cấp, đồ thị lý tởng trên hình5.4b chỉ đạt tới tiệm cận, khôngthể là hiện thực.
Để khởi động nhanh nhất trong điều kiện cho phép, mấu chốt là nhận đ- ợc một quá trình có dòng điện không đổi cho phép Icp (Icp = 2 ữ 2,5 Iđm). Theo quy luật điều khiển phản hồi, dùng phản hồi âm một đại lợng vật lý nào đó là có thể giữ cho đại lợng ấy cơ bản bất biến, thế thì dùng phản hồi âm dòng điện là có thể nhận đợc quá trình dòng điện không đổi. Vấn đề là yêu cầu trong quá trình khởi động chỉ có phản hồi âm dòng điện, mà không thể đồng thời có thêm phản hồi âm tốc độ quay đa tín hiệu tới cùng một đầu vào của bộ điều chỉnh; sau khi đạt tới tốc độ quay trạng thái ổn định, lúc này lại yêu cầu chỉ có phản hồi âm tốc độ quay, mà không cần phản hồi
n 0 n cp I d I 0 A B I đm i C i R R BD FT R0 0 R Rn R0 R0 Uđk Uđ CK Cn 0 t n 0 n 4 t 0 Id t3 t2 t1 t H5.7. Đồ thị tốc độ quay và dòng I II III