ω ω 0 AI
6.3 Điều khiển tự động theo nguyờn tắc tốc độ.
a) Nội dung nguyờn tắc:
Tốc độ quay trờn trục động cơ hay của cơ cấu chấp hành là một thụng số đặc trưng quan trọng xỏc định trạng thỏi của hệ thống truyền động điện. Do vậy, người ta dựa vào thụng số này để điều khiển sự làm việc của hệ thống. Lỳc này mạch điều khiển phải cú phần tử thụ cảm được chớnh xỏc tốc độ làm việc của động cơ - gọi là rơle tốc độ. Khi tốc độ đạt được đến những trị số ngưỡng đó đặt thỡ rơle tốc độ sẽ phỏt tớn hiệu đến phần tử chấp hành để chuyển trạng thỏi làm việc của hệ thống truyền động điện đến trạng thỏi mới yờu cầu.
Rơle tốc độ cú thể cấu tạo theo nguyờn tắc ly tõm, nguyờn tắc cảm ứng, cũng cú thể dựng mỏy phỏt tốc độ. Đối với động cơ điện một chiều cú thể giỏn tiếp kiểm tra tốc độ thụng qua sức điện động của động cơ. Đối với động cơ điện xoay chiều cú thể thụng qua sức điện động và tần số của mạch rụto để xỏc định tốc độ.
Hỡnh 6.3 trỡnh bày sơ lược cấu tạo của rơle tốc độ kiểu cảm ứng. Rụto (1) của nú là một nam chõm vĩnh cửu được nối trục với động cơ hay cơ cấu chấp hành. Cũn stato (2) cấu tạo như một lồng súc và cú thể quay được trờn bộ đỡ của nú. Trờn cần (3) gắn vào stato bố trớ mỏ động (11) của 2 tiếp điểm cú cỏc mỏ tĩnh là (7) và (15).
7 11 15
5
Hỡnh 6.3 - Cấu tạo rơle 4
tốc độ kiểu cảm ứng.
3
1 2
ω
Khi rụto khụng quay cỏc tiếp điểm (7),(11) và (15),(11) mở, vỡ cỏc lũ xo giữ cần (3) ở chớnh giữa. Khi rụto quay tạo nờn từ trường quay quột stato, trong lồng súc cú dũng cảm ứng chạy qua. Tỏc dụng tương hỗ giữa dũng này và từ trường quay tạo nờn mụmen quay làm cho stato quay đi một gúc nào đú. Lỳc đú cỏc lũ xo cõn bằng (4) bị nộn hay kộo tạo ra một mụmen chống lại, cõn bằng với mụmen quay điện từ.
Tuỳ theo chiều quay của rụto mà mỏ động (11) cú thể đến tiếp xỳc với mỏ tĩnh (7) hay (15).
Trị số ngưỡng của tốc độ được điều chỉnh bởi bộ phận (5) thay đổi trị số kộo nộn của lũ xo cõn bằng.
Khi tốc độ quay của rụto bộ hơn trị số ngưỡng đó đặt, mụmen điện từ cũn bộ khụng thắng được mụmen cản của cỏc lũ xo cõn bằng nờn tiếp điểm khụng đúng được. Từ lỳc tốc độ quay của rụto đạt giỏ trị lớn hơn hoặc bằng ngưỡng đó đặt thỡ mụmen điện từ mới thắng được mụmen cản của cỏc lũ xo làm cho phần tĩnh quay, đúng tiếp điểm tương ứng theo chiều quay của rụto.
b) Mạch điều khiển truyền động điện điển hỡnh theo nguyờn tắc tốc độ :
Ta cũng lấy trường hợp điều khiển mở mỏy động cơ để xột những vớ dụ cụ thể.
Như đó thấy ở vớ dụ trước, việc ngắn mạch cỏc điện trở khởi động trong mạch phần ứng động cơ cú thể thực hiện được ở tốc độ ω1, ω2 và ω3. Để làm cỏc phần tử kiểm tra tốc độ, ở đõy ta dựng cỏc cụngtăctơ gia tốc 1G, 2G và 3G cú cuộn dõy mắc trực tiếp vào 2 đầu phần ứng động cơ, nú tiếp thụ được điện ỏp tỷ lệ với tốc độ động cơ với sai lệch nhỏ.
CK+ + _ + + _ Ư _ 3G 2G 1G Đg 3G M Đg + D 3 5 _ 2G Đg 1G ω U 0 4 U2G ω U3G 3 3 U1G 2 2 Uu 1 1 M e t 0 2 (I2 ) M 1 (I1) 0 t 1 t 2 t 3
Hỡnh 6.4 - Điều khiển khởi động động cơ ĐMđl theo nguyờn
tắc tốc độ.
Trờn hỡnh 6.4 cỏc tiếp điểm chuyển đổi trạng thỏi cần xảy ra ở tốc độ (ω1,I2), (ω2,I2) và (ω3,I2). Ở cỏc điểm này, điện ỏp trờn 2 đầu phần ứng sẽ là:
U1 = Kφω1 + I2.r−
U2 = Kφω2 + I2.r−
U3 = Kφω3 + I2.r−
Giả sử ta cắt điện trở theo thứ tự r1, r2, r3 thỡ phải chọn cụngtăctơ cú điện ỏp hỳt lần lượt là: Uhỳt1G = U1 Uhỳt2G = U2 Uhỳt3G = U3 ω M ω ω
Hoạt động của sơ đồ: Sau khi ấn nỳt mở mỏy M, cụngtăctơ Đg cú điện đúng mạch phần
ứng động cơ vào nguồn qua 3 điện trở phụ r1, r2 và r3. Động cơ gia tốc trờn đường đặc tớnh cơ
(1). Khi tốc độ động cơ đạt đến trị số ω1 điện ỏp trờn 2 đầu cụngtăctơ 1G đạt trị số hỳt U1, do
đú 1G hỳt, loại trừ điện trở r1, động cơ sẽ chuyển sang gia tốc trờn đường đặc tớnh cơ (2). Khi
tốc độ động cơ đạt đến trị số ω2(ω2 > ω1) điện ỏp trờn 2 đầu cụngtăctơ 2G đạt trị số hỳt U2, do
đú 2G hỳt, loại trừ tiếp điện trở r2, động cơ sẽ chuyển sang gia tốc trờn đường đặc tớnh cơ (3). Khi tốc độ động cơ đạt đến trị số ω3(ω3 > ω2) điện ỏp trờn 2 đầu cụngtăctơ 3G đạt trị số hỳt
U3, do đú 3G hỳt, điện trở r3 bị ngắn mạch, động cơ sẽ chuyển sang gia tốc trờn đường đặc
tớnh cơ tự nhiờn, cho đến điểm làm việc ổn định.
c) Nhận xột về điều khiển truyền động điện theo nguyờn tắc tốc độ:
Ưu điểm là đơn giản và rẻ tiền, thiết bị cú thể là cụngtăctơ mắc trực tiếp vào phần ứng động cơ khụng cần thụng qua rơle. Nhược điểm là thời gian mở mỏy và hóm mỏy phụ thuộc nhiều vào mụmen cản MC, quỏn tớnh J, điện ỏp lưới U và điện trở cuộn dõy cụngtăctơ. Cỏc cụngtăctơ gia tốc cú thể khụng làm việc vỡ điện ỏp lưới giảm thấp, vỡ quỏ tải hoặc vỡ cuộn dõy quỏ phỏt núng, sẽ dẫn đến quỏ phỏt núng điện trở khởi động, cú thể làm chỏy cỏc điện trở đú. Khi điện ỏp lưới tăng cao cú khả năng tỏc động đồng thời cỏc cụngtăctơ gia tốc làm tăng dũng điện quỏ trị số cho phộp.
Trong thực tế ớt dựng nguyờn tắc này để khởi động cỏc động cơ, thường chỉ dựng nguyờn tắc này để điều khiển quỏ trỡnh hóm động cơ.