I im d β
2.2.2. Chất lƣợng động của hệ thống điều ch
Dựa vào sơ đồ cấu trỳc hệ truyền động T–Đ dựng hai mạch vũng kớn là õm tốc độ quay và õm dũng điện (hỡnh 2.11) ta xõy dựng đƣợc sơ đồ cấu trỳc trạng thỏi động của hệ điều khiển hai mạch vũng kớn, nhƣ trờn hỡnh 2.12.
* U* n R i R - I un ui K s Ts p ud0 - 1 1 /R Tu p 1 idl - R 1 n Tm p C e
Hỡnh 2.12: Sơ đồ cấu trỳc trạng thỏi động của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vũng kớn.
Trong hỡnh vẽ RI và R lần lƣợt đƣợc biểu thị hàm số truyền của bộ điều chỉnh dũng điện và tốc độ quay. Trong sơ đồ cấu trỳc trạng thỏi động của động cơ điện cần phải rừ dũng điện mạch rụto Id.
n n n n * I II III Id Idm n n 0 t Id Id Idl 0 t 0 t1 t2 t3 t4 t a) b)
Hỡnh 2.13: Đồ thị dũng điện và tốc độ quay của quỏ trỡnh khởi động hệ thống điều chỉnh tốc độ.
a. Quỏ trỡnh khởi động tăng tốc lý tưởng.
b. Hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vũng kớn.
Mục đớch quan trọng lắp đặt điều khiển hai mạch vũng kớn chớnh là để nhận đƣợc quỏ trỡnh khởi động gần với lớ tƣởng (hỡnh 2.13a), vỡ vậy khi phõn tớch chất lƣợng động của hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vũng kớn, trƣớc tiờn phải hiểu rừ
quỏ trỡnh khởi động của nú. Khảo sỏt hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vũng kớn từ trạng thỏi đứng yờn đột ngột cho điện ỏp U* để khởi động thỡ quỏ trỡnh quỏ độ của dũng điện và tốc độ quay đƣợc thể hiện trờn hỡnh 2.13b. Bởi vỡ trong quỏ trỡnh khởi động bộ điều chỉnh R đú kinh qua ba giai đoạn: khụng bóo hồ, bóo hồ, thụi bóo hồ. Trờn hỡnh vẽ đƣợc đỏnh dấu bằng cỏc đƣờng I, II, và III.
Giai đoạn đầu, đoạn 0~t1, là giai đoạn điện ỏp tăng lờn. Sau khi đột ngột đƣa điện ỏp cho trƣớc U* thụng qua tỏc dụng điều khiển của hai bộ điều chỉnh này, làm cho U*, Udo, Id đều tăng lờn, sau khi Id<Idl động cơ điện bắt đầu chuyển động. Do tỏc dụng quỏn tớnh của động cơ, mức tăng của tốc độ quay động cơ khụng thể rất nhanh, cho lờn trị số chờnh điện ỏp đầu vào Un=U* –Un của bộ điều chỉnh tốc độ quay R là khỏ lớn, đầu ra của nú rất nhanh đạt tới giỏ trị biờn U* , dũng điện cƣỡng bức I nhanh chúng tăng lờn.
Lỳc Id Idm thỡ Ui U*
im d
, tỏc dụng của bộ điều chỉnh dũng điện làm cho I khụng
im d
im
n
im
từ chỗ khụng bóo hồ đú nhanh chỳng đạt đến bóo hồ, cũn RI thƣờng khụng nờn bóo hồ để đảm bảo cho tỏc dụng điều chỉnh của mạch vũng dũng điện.
Ở giai đoạn II, từ t1 đến t2, dũng điện khụng đổi, tốc độ tăng. Bắt đầu từ lỳc dũng điện đạt tới giỏ trị lớn nhất đến khi tốc độ quay đạt tới trị số cho trƣớc n*(tức là n0 trờn đƣờng đặc tớnh tĩnh) mới thụi là thuộc về giai đoạn dũng điện khụng đổi, tốc độ tăng, và là giai đoạn chủ yếu trong quỏ trỡnh khởi động. Trong giai đoạn này, R luụn luụn khụng bóo hồ, mạch vũng tốc độ quay tƣơng đƣơng với trạng thỏi vũng hở, lỳc này nỳ là hệ thống điều chỉnh dũng điện dƣới tỏc dụng của trị số dũng điện khụng đổi tƣơng ứng với U* cho trƣớc, về cơ bản giữ cho dũng điện Id là khụng đổi (dũng điện cú thể là quỏ điều khiển, cũng cú thể khụng phải là quỏ điều khiển, và phụ thuộc vào kết cấu và tham số của bộ điều chỉnh dũng điện), vỡ vậy gia tốc hệ thống truyền dẫn là khụng đổi. Đồng thời sức điện động ngƣợc E cũng tăng lờn theo tuyến tớnh. Đối với hệ thống điều chỉnh dũng điện mà núi, sức điện động này là một lƣợng nhiễu tăng dần theo tuyến tớnh (hỡnh 2.14), để khắc phục nhiễu này, Uđo và Ucl cũng phải cơ bản tăng theo tuyến tớnh, mới cú thể duy trỡ Id khụng đổi. Bởi vỡ RI là bộ điều chỉnh dũng điện PI, muốn cho lƣợng đầu ra của nú tăng theo tuyến tớnh, độ chờnh điện ỏp đầu vào của nú U=U* –Un buộc phải giữ ở chỉ số nhất định, cũng cú thể núi, Id phải nhỏ thua chỳt ớt so với Idm. Ngoài ra cần phải chỉ ra rằng, để duy trỡ tỏc dụng của loại điều chỉnh này đối với mạch điện, trong quỏ trỡnh khởi động, bộ điều chỉnh dũng điện khụng thể bóo hồ, đồng thời giỏ trị điện ỏp lớn nhất Udom cũng phải để lƣợng dƣ, nghĩa là thiết bị Thyristo cũng khụng bóo hồ.
Giai đoạn III sau t2 là giai đoạn điều chỉnh tốc độ quay. Lỳc ở giai đoạn này, tốc độ quay đú đạt đến trị số cho trƣớc, đại lƣợng cho trƣớc và điện ỏp phản hồi của bộ điều chỉnh cõn bằng nhau, chờnh ỏp đầu vào bằng khụng, nhƣng đầu ra do tớch phõn tỏc dụng vẫn duy trỡ trị số biờn U*im, cho nờn động cơ với dũng điện cực đại vẫn tăng
tốc, làm cho tốc độ quay, quỏ điều tốc. Sau khi tốc độ quay quỏ điều tốc, ở đầu ra R suất hiện chờnh ỏp õm, làm cho nú thoỏt khỏi trạng thỏi bóo hồ, điện ỏp đầu ra của nú (cũng là điện ỏp cho trƣớc U* của RI) cũng lập tức từ giỏ trị biờn hạ xuống, dũng điện chớnh Id cũng theo đú mà hạ xuống. Nhƣng vỡ Id vẫn lớn hơn dũng điện phụ tải Idl trong một khoảng thời gian tốc độ quay vẫn tiếp tục tăng. Đến lỳc Id=Idl, mụ men Te=TL, thỡ dn/dt=0, tốc độ quay n đạt tới giỏ trị cực đại (lỳc t=t3) Sau đú động cơ điện
i
n
n
dƣới tỏc dụng của phụ tải mới bắt đầu giảm tốc, tƣơng ứng với nú dũng điện Id cũng xuất hiện quỏ trỡnh một đoạn nhỏ hơn IdL cho tới khi ổn định (giả thiết cỏc tham số bộ điều chỉnh đú đƣợc điều chỉnh tốt). Trong giai đoạn điều chỉnh tốc độ quay cuối cựng, R và RI đều khụmg bóo hồ, R ở vào địa vị chủ đạo, cũn tỏc dụng của RI là cố gắng sao cho Id nhanh chúng bỏm lƣợng đầu ra U* của R .