Chương I: Giới thiệu về động cơ không đồng bộ 1.1 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 1 1. Stator. Hình 1.1 : Cấu tạo của động cơ điện không đồng bộ 1.Lõi thép Stator:2.Dây quấn Stator :3.Nắp máy Stator:4. Ổ bi:5.Trục máy 6.Hộp dầu:7. Lõi thép Rôto:8. Thân máy:9.Quạt gió:10.Hộp quạt a. Lõi thép stator. Lõi thép stator làm bằng các lá thép kĩ thuật, được dập rãnh bên trong rồi ghép lại vói nhau thành các rãnh theo hướng trục. Lõi thép được ép vào trong vỏ máy. b. Dây quấn Stator. Thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện đặt trong các rãnh của lõi thép. 2 (a) Hình 1.2.kết cấu stator máy điện KĐB a:lá thép stator.b:lõi thép stator c: dây quấn stator c. Vỏ máy gồm thân máy và lắp máy thưòng làm bằng gang. 2. Rotor Rotor bao gồm lõi thép, dây quấn, và trục máy. a. Lõi thép . Lõi thép là các lá thép kĩ thuật điện được lấy từ phần bên trong của lõi thép Stator ghép lại. Mặt ngoài dập rãnh để đặt dây quấn mặt giữ đục lỗ để lắp trục. b. Dây quấn Rotor. Cũng giống như dây quấn ba pha Stator và cùng số cực từ như dây quấn Stator. Dây kiểu này luôn đấu (Y) và có ba đầu ra vào ba vành trượt, gắn vào trục quay của Rotor và cách điện với trục. ba chổi than cố định và luôn tỳ lên 3 vành trượt này để dẫn điện vào một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ. Hình 1.3: Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn 1.2 Đặc tính cơ của động cơ KĐB Đặc tính cơ của đông cơ điện chính là quan hệ n=f(M 2 ) hoặc M 2 = f(n). Mà ta có M=M 0 +M 2 , ở đây ta xem M 0 =0 hoặc chuyển về Momen cản tĩnh Mc. Vì vậy M 2 =M=f(n) Hình 1.4 Quan hệ M=f(s) 4 Từ hình 1.4 ta xét chế độ động cơ nghĩa là s=0÷1 hình 1.5a. Nếu thay s=(n-n)/n 1 ta sẽ có quan hệ n =f(M 2 ) chính là đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ (hình 1.5b). Từ hình1.5a, ta có Hình 1.5 Đặc tính động cơ không đồng bộ a.Quan hệ momen theo hệ số trượt b.Đặc tính cơ của động cơ • Đoạn 0a (0<s<sth) : Động cơ l; àm việc ổn định. Đặc tính cơ cứng . • Đoạn ab (sth<s<1) Động cơ làm việc không ổn định. 1.3 Khởi động động cơ không đồng bộ Dòng điện khởi động : Khi khởi động n =0 , s=1nên: Thường thì : I k = (4÷7) Idm ứng với U dm Yêu cầu khi mở máy :  M k phải đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải .  I k càng nhỏ càng tốt để không ảnh hưởng đến các phụ tải khác. 5  Thời gian khởi động T k phải nhỏ để máy có thể làm việc được ngay.  thiết bị khởi động rẻ tiền tin cậy và ít tốn năng nượng Các yêu cầu trên là trái ngược nhau tùy trong trường hợp mà ta sẽ ưu tiên yêu cầu nào trước. Khi khởi động động cơ dây quấn rotor được nối vào các điện trở phụ Rpk. Đầu tiên K 1 và K 2 mở động cơ được khởi động qua điện trở phụ lớn nhất sau đó đóng K 1 rồi K 2 giảm dần điện trở phụ về không. Đường đặc tính mômen ứng vớí các điện trở phụ khởi động Rp1 và Rp2 ở hình 1.6 Hình 1.6 Khởi động động cơ KĐB Rotor dây quấn a.Sơ đồ mạch lực b.Đặc tính mô men Lúc khởi động n=0, s=1 muốn mô men khởi đọng Mk = Mmax thì Sth=1hay từ đó xác định điện trở khởi động ưng với mômen khởi động Mk =Mmax 6 Khi có R pk dòng điện khởi động là: Nhờ có điện trở khởi động Rk dòng điện khởi động giảm xuống, mômen khởi động tăng lên, đó là ưu điểm của động cơ rôto dây quấn. 7 Chương II : Những khái niệm cơ bản về hệ thống điều khiển số Hệ thống điều khiển số sử dụng tín hiệu không liên tục-rời rạc hoặc liên tục rời rạc nên luôn yêu cầu có sự hỗ trợ của thiết bị xử lí số như các máy tính điều khiển,các bộ chuyển đổi số-tương tự…Các thiết bị đó yêu cầu: -chính xác,tin cậy -tính năng thời gian thực 1.Cấu trúc cơ sở của hệ thống điều khiển số Hinh 2.1: Cấu trúc của hệ điều khiển số -Khâu điều chỉnh: Sử dụng vi xử lý( microprocessor: P µ ),vì điều khiển(microcontroller: C µ )hoặc vi xử lý tín hiệu(digital signal processor:DSP) Phương trình sai phân: vkvkkkkk eqeqequpupup −−−− +++=+++  110011 µµ Hàm truyền đạt trên miền ảnh z: )( )( 1 )( 1 1 10 1 10 − − − − − = ++−+ +++ = zP zQ zpzpp zqqq ZG v v Z ĐC µ µ -Khâu DAC:Có thể không tồn tại một cách tường minh,mà ẩn dưới dạng thiết bị có chức năng DA.Ví dụ:Khâu điều chế vectorđiện áp(điều khiển digital động cơ ba pha) khau trich mau d khau giu cham bac 0 u k u(t) u(t) Hình 2.2 : Khâu DAC Trong đó k u được gọi là tín hiệu không liên tục * ( )u t được gọi là tín hiệu không liên tục-rời rạc 8 v k - y k w k DAC Đối tượng điều khiển ADC Khâu điều chỉnh e k u k x k ( )u t được gọi là tín hiệu liên tục-rời rạc `-Khâu ADC:Thường sử dụng khi đo đạc giá trị thực của đại lượng ra(Vi dụ:đo dòng).Đôi khi tồn tại dưới dạng khác như:đo tốc độ quay bằng IE. khau trich mau li tuong khau dieu che x k x(t) x(t) Hình 2.3 : Khâu ADC Trong đó: ( )x t được gọi là tín hiệu liên tục k x được gọi là tín hiệu không liên tục * ( )x t được gọi là tín hiệu không liên tục-rời rạc Sau khi trích mẫu( lý tưởng)bằng ADC ta thu được chuỗi giá trị số: [x(k)]=[x(0),x(1),x(2),…] hay [ k x ] = [ , ,, 210 xxx ]. Để khảo sát tín hiệu gián đoạn bằng công cụ Laplace (hay phân tích phổ), đồng thời tạo điều kiện mô tả hỗn hợp với các khâu liên tục, ta nhân chuỗi với hàm δ(t) và thu được dãy xung: ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) ∑∑ ∞ = ∞ = −=−= 00 * kk kTttxkTtkTxtx δδ 2.Phân loại các hệ thống số Hệ thống ĐK số bao gồm 2 loại khâu cơ bản: Khâu có bản chất gián đoạn: Các tín hiệu vào /ra/ trạng thái đều gián đoạn về thời gian và về mức.Khâu mô tả các thiết bị ĐK digital. Hình 2.4 : Khâu có bản chất gián đoạn -Khâu có bản chất liên tục: Khi gián đoạn hóa sẽ đưa đển mô hình như hình bên.Việc gián đoạn hóa xuất phát từ mô hình trạng thái liên tục của đối tượng. Khâu có bản chất gián đoạn Tín hiệu trạng thái gián đoạn Tín hiệu ra gián đoạn Tín hiệu vào gián đoạn 9 Hình 2.5 : Khâu có bản chất liên tục 3.Một số công cụ toá học cần thiết • Mô tả tín hiệu trên miền ảnh Z: (chuyển từ miền t sang miền z ) Chuyển phương trình mô tả dãy xung u * (t) sang miền ảnh Laplace: ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] ∑∑ ∞ = − ∞ = =⇒−= 0 * 0 * )( k skT k k eusUkTtkTutu δ Thay Z=e sT ta thu được ( ) ( ) [ ] ∑ ∞ = − = == 0 * k k k ze zuzUsU sT • Mô tả bằng phương trình sai phân: * Sai phân bậc nhất : Sai phân tiến: kkk uuu −=∆ +1 Sai phân lùi: 1− −=∆ kkk uuu * Sai phân bâc n: Thông thường thì người ta hay sử dụng sai phân tiến hơn là sử dụng sai phân lùi với dạng sai phân bậc cao ( ) ∑ = −+ − + −               −=∆−∆=∆ n v vnk n k n k n k n u v n uuu 0 1 1 1 1 Dạng mô tả phương trình sai phân tổng quát: 0 1 1 0 1 1 k n n k n k k m m k m k a x a x a x b u b u b u + − + + − + + + + = + + + • Chuyển từ miền s sang miền z : Thông thường thực hiện việc này thông qua biến đổi hàm truyền trong miền s thành các phân thức tối giản rồi áp dụng 1 số công thức chuyển đổi có sẵn ( ) ( ) 1 1 v 1 1 Z 1 ! s-s v m m s T m v z m s z e − −   ∂   =   − ∂ −     ( m bất kì, 1m > ) Gián đoạn Tín hiệu trạng thái Gián đoạn Khâu nhớ Khâu có bản chất liên tục Liên tục Tín hiệu vào gián đoạn Liên tục 10 [...]... mạch vòng điều khiển vị trí * Các tham số của động cơ một chiều được cho như dưới đây: 30 Udm = 12 (V) Idm = 1(A) Pdm = 12 (W) ndm = 2000 (v/p) L=0,15H Ru =2 Ω : Điện áp định mức của động cơ : Dòng điện đinh mức của động cơ : Công suất định mức cuả động cơ : Tốc độ quay định mức của động cơ : Cuộn cảm phần ứng của động cơ : Điện trở của phần ứng động cơ r = 3(mm) : Bán kính của trục động cơ kφ = Cu... rộng xung nếu động cơ truyền động là động cơ một chiều, trường hợp dùng động cơ xoay chiều thì bộ khuếch đại công suất thường là biến tần (4) Cơ cấu chấp hành: động cơ bám Đ (động cơ điện một chiều, từ trường vĩnh cửu) để truyền động cơ cấu chấp hành mang phụ tải (dàn anten ra đa), giữa động cơ và phụ tải thường có bộ phận truyền lực (hộp giảm tốc) Bốn bộ phận trên là các bộ phận chủ yếu, không thể thiếu... niệm điều chế độ rộng xung Để điều khiển tốc độ động cơ như đã trình bày ở phần nguyên lý động cơ có hai cách : Mắc điện trở phụ và phần ứng và thay đổi điện áp cấp cho phần ứng của động cơ Phương pháp PWM chính là cách để thay đổi điện áp cấp cho phần ứng của động cơ Điều chế độ rộng xung là phương pháp điều khiển tổng công suất cho tải mà không phải tiêu hao bất kỳ công suất nào trong việc điều khiển. .. tuỳ động có thể xây dựng trên cơ sở hệ thống điều tốc cài thêm mạch vòng vị trí, mạch vòng vị trí là đặc trưng cấu trúc chủ yếu của hệ thống tuỳ động Vì vậy hệ thống tuỳ động thường phức tạp hơn hệ thống điều tốc 14 3.1.4 Phân loại hệ thống tùy động a, Hệ thống tùy động điều khiển xung số Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tùy động điều khiển xung số b, Hệ thống tùy động điều khiển mã số Hình 3.3 Sơ... Mô phỏng đặc tính điều khiển vị trí của động cơ diu + eu dt Phương trình điện áp phần ứng : U u = Ru iu + Lu Phương trình sức điện động cảm ứng : eu = ke φ n Tốc độ quay : M − M c = 2π J Mômen quay : Hằng số động cơ M = k M φ iu ke = 2π kM L Tu = u Ru Cu = ke φ Hằng số thời gian phần ứng : dn dt Để đơn giản hóa ta đặt phương trình : Ta xây dựng được mô hình động cơ như sau : Hình 4.1 Mô hình động cơ. .. quỹ tích gia công của máy cắt điều khiển số và điều khiển bám của máy chép hình; cơ cấu lái tự động trên tàu thuyền; cơ cấu điều khiển anten rađa của cụm súng pháo hay kính viễn vọng điện tử nhằm đúng mục tiêu; điều khiển động tác của người máy Những ví dụ trên đây đều là những ứng dụng cụ thể về hệ thống điều khiển tuỳ động vị trí 3.1.2 Các bộ phận chủ yếu của hệ thống tuỳ động vị trí và nguyên lý làm... (trung bình) đặt vào hai đầu cực của động cơ Khi áp trung bình thay đổi tức là làm thay đổi tốc độ động cơ ngay lập tức 3.4.2 Các phương pháp điều chế độ rộng xung Có nhiều phương pháp điều khiển PWM: • Phương pháp tương tự: tác động nhanh và liên tục 26 • Phương pháp số: có thể điều khiển chính xác vị trí và tốc độ của hệ truyền động • IC chuyên dụng • Dùng con vi điều khiển trện board Có hai phương pháp... tác động Umax, Utb và Umin chất lượng điều chỉnh 3 vị trí tốt hơn 2 vị trí (thể hiện ở thời gian quá độ, biên độ dao động ở trạng thái xác lập) 17 Hình 3.5 : Quy luật điều chỉnh 3 vị trí 3.2.3 Quy luật điều chỉnh với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi : Nếu chúng ta nối tiếp thiết bị điều chỉnh với cơ cấu chấp hành có tốc độ không đổi sẽ được một hệ thiết bị điều chỉnh vị trí với cơ cấu chấp hành không. .. đặt vào hai cực động cơ Servo DC: Hình 3.15 Các phương pháp PWM cho động cơ Hình trên minh họa phương pháp PWM cho Servo chuẩn (phương pháp 1) và Servo số (phương pháp 2) Phương pháp 1: Bằng cách thay đổi thời gian T on và Toff Trong khi chu kỳ xung vẫn giữ nguyên (không đổi) Ví dụ: Chúng ta mong muốn mức logic ngõ ra PWM dùng điều khiển tốc độ động cơ Servo DC Khi đó, động cơ đạt tốc độ Minimum thi... z)  s  Chương III: Hệ thống tùy động trong điều khiển vị trí 3.1 Khái quát chung về hệ thống tùy động 3.1.1 Ứng dụng của hệ thống tùy động 12 Hệ thống tùy động, thực chất là hệ thống ĐCTĐTĐĐ thực hiện điều khiển vị trí với lượng đặt trước biến thiên tùy ý Hệ thống tuỳ động được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tiễn Nhiệm vụ cơ bản của hệ là thực hiện điều khiển cơ cấu chấp hành bám sát chính xác . I: Giới thiệu về động cơ không đồng bộ 1.1 Cấu tạo của động cơ không đồng bộ 1 1. Stator. Hình 1.1 : Cấu tạo của động cơ điện không đồng bộ 1.Lõi thép Stator:2.Dây. nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ. Hình 1.3: Cấu tạo của động cơ không đồng bộ ba pha rôto dây quấn 1.2 Đặc tính cơ của động cơ KĐB