Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng xây dựng phát triển đất nước ta bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố - đại hố với thành tựu đạt khó khăn thách thức đặt Điều đặt cho hệ trẻ nói chung kỹ sư “Nghành tự động hố XNCN” nói riêng nhiệm vụ quan trọng Đất nước cần đội ngũ lao động có trí thức lịng nhiệt huyết để phục vụ phát triển đất nước Sự phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi người kĩ sư điện tương lai phải trang bị kiến thức chuyên nghành cách sâu rộng Em giao cho làm đồ án môn học với nội dung đề tài “ Thiết kế hệ thống truyền động van - động chiều kích từ độc lập khơng đảo chiều quay” Bản đồ án bao gồm phần :  Phần I : Phân tích lựa chọn phương án TĐĐ xây dựng hệ thống  Phần II : Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống  Phần III : Tổng hợp hệ thống  Phần IV : Tính chọn thiết bị  Phần V : Khảo sát chất lượng hệ thống  Phần VI: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý Sau thời gian liên tục hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn thầy mơn, đồn kết giúp đỡ bạn lớp.Đến thiết kế em hoàn thành Qua đồ án em gửi lời cảm ơn tới thầy cô môn tận tình hướng dẫn để em hồn thành thiết kế Đồng thời em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS.Võ Quang Vinh, người trực tiếp đề tài hướng dẫn em suốt thời gian qua GVHD: TS.Võ Quang Vinh SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp Mặc dù đạo sát thầy giáo hướng dẫn nỗ lực cố gắng.Xong kiến thức cịn hạn chế,điều kiện tiếp xúc thực tế chưa nhiều.Nên thiết kế không tránh khỏi thiếu sót định.Em mong tiếp tục bảo q thầy cơ, góp ý chân thành bạn Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên Nguyễn Thị Tuyết GVHD: TS.Võ Quang Vinh SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp PHẦN I PHÂN TÍCH LỰACHỌN PHƯƠNG ÁN TĐĐ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG • Tóm tắt nội dung phần I - Mục đích: Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật,địi hỏi hệ thống TĐĐ phải có độ xác cao,do phải đưa phương án TĐĐ,sau phân tích lưụ chọn để đưa phương án tối ưu từ phương án ta xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thống - Nội dung phần I A Chọn phương án truyền động điện Phân tích lựa chọn động chiều Chọn phương án điều chỉnh tốc độ Phân tích chọn phương pháp hãm dừng động Phân tích chọn biến đổi chỉnh lưu Mạch phản hồi Máy phát tốc Bộ khuếch đại tín hiệu trung gian.( Bộ điều chỉnh ) B Xây dựng cấu trúc hệ thống Sơ đồ hệ thống điều tốc mạch vòng tốc độ quay dòng điện Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tốc độ mạch vòng âm tốc độ âm dòng điện Kết luận chung Sau ta phân tích cụ thể sau GVHD: TS.Võ Quang Vinh SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện A Trường ĐHKT Công Nghiệp CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG * Đặt vấn đề - Khi thiết kế hệ thống truyền động điện người thiết kế phải đưa nhiều phương án để giải Nhiệm vụ người thiết kế phải tìm phương án tối ưu phù hợp với yêu cầu đặt Trước hết yêu cầu kỹ thuật sau yêu cầu kinh tế - Việc lựa chọn phương án truyền động có ý nghĩa quan trọng thiết kế ảnh hưởng trực tiếp đến dây chuyền sản xuất chất lượng sản phẩm hiệu kinh tế - Ở phần ta lựa chọn phương án truyền động điện sau: Động điện chiều Lựa chọn BBĐ chỉnh lưu Bộ khuếch đại trung gian Các tín hiệu phản hồi Xây dựng sơ đồ cấu trúc hệ thống …… I) PHÂN TÍCH CHỌN ĐỘNG CƠ CHIỀU Để thiết kế hệ truyền động phù hợp với yêu cầu người ta đưa nhiều phương án khác nhau, sau so sánh phương án phương diện kinh tế kỹ thuật để chọn phương án tối ưu Đây động sử dụng lượng điện chiều.Gồm động điện chiều kích từ độc lập,kích từ nối tiếp kích từ hỗn hợp Với động chiều kích từ hỗn hợp lọai động có kết cấu phức tạp,giá thành cao nên ta loại bỏ khơng phù hợp tiêu kinh tế ω 1.1 Động chiều kích từ nối tiếp Sơ đồ nguyên lý TN _ + N Tạo CKT GVHD: TS.Võ Quang Vinh Đặc tính M SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Cơng Nghiệp Ta thấy loại có cuộn kích từ nối tiếp với phần ứng động nên dịng kích từ dịng phần ứng động Do Iư biến đổi từ thông Φ biến đổi gây tượng từ dư (tổn thất phụ) lớn Φdư = (2 ÷ 10).Φđm Mà động chiều kích từ nối tiếp có đặc tính dạng phi tuyến (hypecbol ), nên đặc tính mềm độ cứng lại thay đổi theo phụ tải Mặt khác, từ thông động phụ thuộc vào dòng phần ứng nên khả chịu tải động bị ảnh hưởng lớn điện áp lưới Điều gây khó khăn trình điều chỉnh ổn định tốc độ, trình có hiệu tốc độ thấp hiệu không cao, tốc độ cao đạt điều khó khăn Do vậy, động không phù hợp với yêu cầu 1.2 Động chiều kích từ độc lập Do mạch kích từ nằm độc lập với mạch phần ứng nên từ thơng kích từ Φ = const tải thay đổi Phương trình đặc tính cơ: ω= U R U R M − Iu = − KΦ KΦ KΦ ( KΦ ) Vì Φ = const nên quan hệ ω(M) quan hệ đường thẳng Độ cứng đặc tính cơ: ( KΦ ) β=− R = const ω ω0 Ð CKÐ M Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập GVHD: TS.Võ Quang Vinh SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp Nhận xét: Loại động cho phép tải lớn, dải điều chỉnh rộng dễ điều chỉnh Từ phương trình đặc tính cho thấy loại động điều chỉnh tốc độ tới cách điêù chỉnh Uư, Rf, ik 1.3 Nhận xét chung: Từ phân tích cho thấy để đáp ứng tiêu: S, ϕ, D, Mc, ∆n% mà yêu cầu hệ thống đặt ra, ta chọn loại động chiều kích từ độc lập làm động truyền động cho hệ thống II CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Trong thực tế động điện chiều kích từ độc lập thường có phương pháp điều chỉnh tốc độ sau  Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng  Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng  Điều chỉnh từ thơng kích từ 2.1 Thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng ω a ) Sơ đồ nguyên lý + ωο - u¦ tn rf IƯ đ + ckĐ - rf rf m h2 h3 rf Giả thiết : U = Uđm = const ; ΦΦ = Φđm = const ; R = Var b ) Phương trình đặc tính ω= U ®m R + Rf *M KΦ ® m (KΦ ® m ) c ) Dạng đặc tính Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng ta có dạng đặc tính hình (H3) GVHD: TS.Võ Quang Vinh SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp d ) Nhận xét Từ phương trình đặc tính dạng đặc tính ta thấy thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng (tăng Rf) làm cho  Đặc tính mềm  Độ sụt tốc độ ∆ω = R + Rf ( KΦ dm )2 M tăng lên ( KΦ dm )2  Độ cứng đặc tính β = giảm R + Rf  Mức độ phù hợp tải P = U.I = const M = K Φ Iư = const 2.2 Thay đổi điện áp cấp cho mạch phần ứng a) Sơ đồ nguyên lý tng quỏt IƯ u đ bbđ rƯ + IƯ rb ckĐ eb e Sơ đồ thay uđk h5 h4 Trong : BBĐ : biến đổi dùng để biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp chiều điều chỉnh sức điện động Eb theo yêu cầu Rb : điện trở mạch phần ứng Rư : điện trở biến đổi phụ thuộc vào loại thiết bị Giả thiết : U = Var Φ = Φ dm = const R = const GVHD: TS.Võ Quang Vinh SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Cơng Nghiệp b) Phương trình đặc tính ω= Eb RΣ M KΦ dm ( KΦ m ) Với RΣ =Rư+Rb c) Dạng đặc tính Khi thay đổi điện áp mạch phần ứng động ta họ đặc tính song song với hình vẽ ω ωο ωο1 ωο2 tn eb®m eb1 ωο3 eb2 eb3 m m®m h6 d) Nhận xét Khi thay đổi điện áp mạch phần ứng ta có tốc độ không tải lý tưởng ωox = E bx khác KΦ ® m Độ cứng β = const Mức độ phù hợp tải P = U.I = var [Mc] = K Φ đm.Iđm= Mđm = const Dải điều chỉnh rộng ,điều chỉnh trơn vô cấp Sai số tốc độ nhỏ ,để tự động hoá Khả tải lớn tổn thất lượng nhỏ Phương pháp điều chỉnh điện áp mạch phần ứng phương pháp triệt để kể không tải lý tưởng điều chỉnh tốc độ vùng tải GVHD: TS.Võ Quang Vinh SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Cơng Nghiệp 2.3 Thay đổi từ thơng kích từ a) Sơ đồ nguyên lý (H.7) Khi thay đổi từ thông kích từ động chiều kích từ độc lập điều chỉnh mơ men điện từ động M =K Φ Iư điều chỉnh sức điện động quay E =K Φ ω động Do kết cấu máy điện nên ta thường giảm từ thơng Φ I¦ U = Uđm = const r¦ ® R = const + Φ = Var b) Phương trình đặc tính ω= - u¦ + Giả thiết : ckĐ uđk bbđ U dm R M K ( KΦ ) u h7 U ®m = var KΦ x Tốc độ không tải lý tưởng : ωox = Độ cứng đặc tính : ( KΦ x ) β= = var R Ở đặc tính điện : Inm = U ®m = const R c) Dạng đặc tính Đặc tính ( H ) Đặc tính điện ( H ) ω ωο2 ωο1 ωο ωο2 φ2 φ1 ω ωο1 φ1 ωο φ®m m mnm2 GVHD: TS.Võ Quang Vinhmnm1 h8 mnm φ2 φ®m I Inm SVTK: Nguyễn Thị Tuyết h9 Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp d) Nhận xét: Ta thấy mạch kích từ động chiều kích từ độc lập mạch phi tuyến hệ điều chỉnh từ thông phi tuyến Khi giảm từ thông mức độ tốc độ động tăng lên đồng thời phải đảm bảo điều kiện chuyển mạch cổ góp Nhưng giảm từ thơng φ q nhiều giảm φ qn tính tốc độ ω thay đổi chậm so với từ thông φ nên E = Kφ.ω giảm → Iư tăng lên → M = Kφ.Iư tăng lên Mặt khác φ giảm nhiều Iư tăng lớn gây nên sụt áp mạch phần ứng tăng lên → công suất động giảm → tốc độ giảm Như điều chỉnh giảm từ thơng φ  độ cứng đặc tính giảm β = ( KΦ x ) ↓↓ R  Sai lệch tĩnh tăng lên  Hệ thống có giải điều chỉnh hẹp  Phương pháp thay đổi từ thông phù hợp với tải Pc = U.I = const Mc = var * Tuy nhiên phương pháp lại có tiêu kinh tế cao ,tổn thất lượng nhỏ 2.4 Nhận xét chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ Qua phân tích cụ thể phương pháp điều chỉnh tốc độ ta thấy phương pháp điều chỉnh có ưu nhược điểm riêng phù hợp với yêu cầu công nghệ Căn công nghệ đề tài ta thấy phương pháp thay đổi GVHD: TS.Võ Quang Vinh 10 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Cơng Nghiệp  Trong :  k=kTG.kBBĐ.kĐ :hệ số khuyếch đại hệ thống  kTG : hệ số khuyếch đại khuyếch đại trung gian  kBBĐ : hệ số khuyếch đại biến đổi  kĐ : hệ số khuyếch đại động Hệ số khuyếch đại k hệ thống xác định sau : Ta có [ S t ] = n o − n dmmim n o = Δn n omin n Δn = [ S t ].n o = [ S t ] o max (2) D [St] :là lương sai lệch tĩnh cho phép hệ thống [St] ≤3% D : dải điều chỉnh Mặt khác : [ S t ] = n o − n dmmim n o n = − dmmim n omin n n o = dmmim (3) − [St ] thay (3) vào (2) ta : n [ S ] n [S t ] Δn = dm t = dm − [ S t ] D − [S t ] từ (1) ta có Δn = R Σ k D n [ S ] I = dm t + γk D.(1 − [ S t ])  I R Σ k D D.(1 − [ S t ] )  k=  − 1  γ n dm [ S t ]   Trong : γ = 0,008 : hệ số phản hồi âm tốc độ RưΣ = Rư +Rba +Rck =0,127 + 0,04324 + 0,0898 = 0,26 (Ω) GVHD: TS.Võ Quang Vinh 57 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp D = 50 ;[St] =5% ; Iư = 73,5 (A); kD = k= ndm 1500 = = = 7,46 ke U dm − I R Σ 220 − 0,26.73,5  73,5.0,26.7,46.50.(1 − 0,05)  − 1 = 11161  0,008  1500.0,05  e ) Xác định hệ số khuyếch đại BBĐ Để xác định hệ số khuyếch đại BBĐ ta có: Ud =Udm+20% → Ud = 220 +220.0,2=264 (v) Udk= 10 (v) Vậy : k BBD = U d 264 = = 26,4 U dk 10 Ta có : k=kTG.kBBĐ.kĐ Nên k TG = = k k BB § k § 11161 = 56,67 26,4.7,46 Vậy hệ số khuyếch đại KĐTG : kTG = 56,67 4.2.2 Tính chọn biến áp xung Yêu cầu biến áp xung phải tạo xung theo yêu cầu, cách ly mạch điều khiển với mạch lực dể dàng phân bố xung tới cực điều khiển để mở Tiristo f ) Chọn tỉ số máy biến áp xung GVHD: TS.Võ Quang Vinh 58 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp Thông thường máy biến áp xung thiết kế có tỉ số niến áp n = 2÷3 ta chọn n = Khi tính chọn ta chọn Tiristo có Uđk = (V) ; Ig = 0,3 (A) nên ta chọn U2 = (V) ; I2 = 0,3 (A) Do điện áp đặt lên cuộn sơ cấp : U1 = 2U2 = 14 (V) I1 = I2 0,3 = = 0.15( A) n Mạch từ BAX chọn vật liệu Э330 hình chử E có trụ làm việc phần đặc tính từ hố ∆B = 0,7(tesla), ∆H=50(A/m) Độ từ thẩm lõi sắt từ : μ= ΔB 0,7 = = 1,4.10 − μ o ΔH 10 − 6.50 Vì có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình sơ chiều dài đường sức từ l= 0,1(m) khe hở lkh = 10-5(m) μ tb = l kh + l μ = 10 − + 0,1 = 5,8.103 1,4.10- Thể tích lõi sắt từ : μ μ tx.S.U.I '2 V = Q.l = tb o (ΔB )2 V = Q.l = 5,8.103.10−6.6.10−4.0,15.14.0,15 = 2,3 (cm3) (0,7) Trong : Q : tiết diện lõi sắt I '2 :là dòng thứ cấp quy đổi phía sơ cấp BAX Tra bảng II-2 Điện tử cơng suất ta chọn kích thước chuẩn máy biến áp xung sau Q = 9,22 (cm2) GVHD: TS.Võ Quang Vinh 59 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp l =10,03 (cm) a= 1,2 (cm) c= 1,2 (cm) h= (cm) H = 4,2 (cm) H h c a a C = 4,8 (cm) B = 1(cm) P = (W) C B h 48 g ) Số vòng dây cuộn sơ cấp BAX U t x 14.6.10 −4 W1 = = = 172 (vòng) ΔB.Q.k 0,7.0,922.10 −4.0,76 Với k = 0,76 :là hệ số lấp đầy → Số vòng dây cuộn thứ cấp BAX W2 = W1 172 = = 86 (vịng) n 4.2.3 Tính chọn tầng khuyếch đại cuối Tầng khuyếch đại xung sử dụng Tranzitor mắc theo sơ đồ Darlington Một có cơng suất lớn ,một có hệ số khuyếch đại dòng lớn Chọn Tr8 = Π605 làm việc chế độ xung có U CE =40 (V) ,Icmax = 1.5(A) ,β = 20÷60 chọn ,Ic =0,3 (A) ,β = 20 I B8 = 300 = 15 (mA) 20 Nếu dịng Ic nhỏ xung đối xứng ta thường chọn thêm tầng khuyếch đại trung gian Chọn Tr7 =MΠ25 có UCE =40 (V) ,Icmax = 300 (mA) , β = 13÷25, Ic =30(mA) ,β = 15 I B7 = 30 = (mA) 15 4.2.4 Tính chọn khâu đồng hố GVHD: TS.Võ Quang Vinh 60 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp Ở hệ thống ta thiết kế kênh điều khiển dùng máy biến áp đồng pha kết hợp với mạch dịch pha  Máy biến áp đồng máy biến áp pha nối Y/Yo có điện áp thứ cấp U2đm = 24 (V) Trên biến áp có đặt thêm cuộn dây thứ cấp để lấy điện áp nguồn nuôi Ta chọn công suất máy BAX 5(W) sơ đồ ta sử dụng 12 BAX ,và tính tốn đến cơng suất nguồn nuôi cho khối khác Như chọn sơ công suất máy biến áp đồng 100 (W)  Mạch dịch pha để dịch pha điện áp đồng Uđb chậm sau điện áp đồng Udbo góc 30o Mạch sử dụng linh kiện Ro,R1 ,Co để tạo góc lệch pha 30o Ta chọn Ro=2,7 (KΩ) , R1=4,7 (KΩ) , Co = 1(µF) 4.2.5 Tính chọn mạch phát sóng cưa Ta có : U rc max = U cc U cc t n (V) → C1.(R + WR1 ) = t n C1.( R7 + WR1 ) U rc max Với Ucc=15 (V) ;Urc = 12 (V) ;tn = 0,01 (s) C1.(R + WR1 ) = 15 0,01 = 0,0125 (s) 12 Chọn C1 =10-6 (F) ( R + WR1 ) = 0,0125 10 − = 12500 (Ω) Chọn R7 = 10000 (Ω) ,WR1 = 2500 (Ω) Khuyếch đại thuật tốn chọn loại µA741 thơng số sau : Ao Zmin Zo Ib UminV UminR Uco Ung USmax 100 1MΩ 150Ω 200µA Hệ số khuyếch đại điện áp hở mạch Trở nháy vào Trở nháy Dòng điện phía cực vào + − + − Điện áp vào cực đại Điện áp vào cực đại Điện áp lệch đầu vào Ngưỡng điện áp bảo hoà Điện áp nguồn cực đại 13V 15V 2(mV) + − 0,4V + − 18V GVHD: TS.Võ Quang Vinh 61 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện 1Mhz fo Trường ĐHKT Công Nghiệp Tần số cắt Thông số tính tốn Pđm Cơng suất định mức =14 (Kw) nđm Tốc độ định mức = 1500 (v/ph) Uđm Điện áp phần ứng định mức = 220 Iđm Dòng điện định mức động = 73,5 (A) Lư∑ Điện cảm phần ứng động = 0,0114 (H) Rư∑ Điện trở phần ứng động = 0,127 (Ω) Ti Hằng số thời gian khâu phản hồi dòng = 0,002 Tv Hằng số thời gian chỉnh lưu = 0,0033 Tđk Hằng số thời gian mạch điều khiển chỉnh lưu = 0,0025 Tω Hằng số thời gian máy phát tốc (s) = 0,003 K= (V) p.N : Hệ số cấu tạo động 2.Π.a GD2 = 0,65 (s) (kg.m2) Tốc độ góc ω= 2Π n n = 60 9,55 ωđm = 1500 = 157 9,55 (rad/s) Ke = 1,05.K Mđm = Pđm/ωđm = 14000/157 =89,17 (Nm) Cu = Mđm/Iđm =89,17/73,5 =1,21 T= L 0,018 = = 0,07 R 0,26 J= GD 0,65 = = 0,1625 4 Từ sơ đồ cấu trúc điều khiển ta có Uđ = Kcl.Uđk GVHD: TS.Võ Quang Vinh 62 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp Chọn Uđk = 10 (V) Kcl = 26,4 Hàm truyền điều chỉnh dòng điện RΙ = R.Tu (1 + ) 2.K cl K Ι Tsi p.Tu Tsi = Ti + Tv + Tđk =2ms + 3,3ms + 2,5ms =7,8.10-3s Tư = 0,07(s) Rư = 0,26(Ω) Kcl = 26,4 Chọn Uiđ = 12 Với Ki = ⇒ RΙ = (v) U id 12 = = 0,1632 I dm 73,5 0,26.0,07 3,86 (1 + ) = 0,27 + −3 2.26,4.0,1632.7,8.10 p.0,07 p Tính hàm truyền điều chỉnh tốc độ Từ sơ đồ cấu trúc điều khiển ta có Uđω = ω.Kω Chọn Uđω = 10 (V) ⇒ Kω = 10 = 0,06369 157 Tsω = Tω + 2.Tsi =0,003 +2.7,8.10-3 = 0,0186 Tω = ms ; Tsi = 7,8.10-3 s Rω = K i Cu.Tc R Kϖ 2.Tsω  J R ; Tc = Cu = Rω = (s) 0,1625.0,26 = 0,028 (s) 1,212 0,1632.1,21.0,028 = 18,37 0,127.0,06369.2.0,0186 PHẦN V KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG *) Mục đích ý nghĩa Yêu cầu cơng nghệ máy cơng tác tính điều khiển sau lượng hố phân tích chuyển đổi biểu đạt tiêu chất GVHD: TS.Võ Quang Vinh 63 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp lượng trạng thái ổn định trạng thái động Khi thiết kế hệ truyền động điều khiển tốc độ cần phải khảo sát chất lượng động cần phải dựa vào tiêu chất lượng động hệ thống Chỉ tiêu chất lượng trạng thái động hệ thống điều khiển tự động bao gồm hai tiêu: Tính bám tính chống nhiễu Dưới tác dụng tín hiệu cho trước, tình trạng thay đổi lượng đầu hệ thống dùng tiêu chất lượng bám để mô tả Lúc phương trình biểu diễn thay đổi tín hiệu đầu vào khác nhau, thích nghi đầu không giống Thường lấy giá trị ban đầu 0, tín hiệu cho trước với q trình biến đổi nhảy vọt làm trình bám điển hình, thích nghi trạng thái động lúc gọi thích nghi nhảy vọt Hệ thống điều khiển vận hành trạng thái ổn định, bị nhiễu sau trình động, xuất trạng thái ổn định (trạng thái xác lập) Trừ sai số trạng thái ổn định, trình động lượng đầu biến đổi bao nhiêu? Phải thời gian khôi phục trở lại trạng thái vận hành ổn định ? Do yêu cầu tiêu chất lượng hệ thống ta khảo sát đặc tính động hệ thống điều khiển thiết kế để kiểm tra hệ thống có đạt tiêu chất lượng đưa hay không * Nội dung phần V : Đánh giá chất lượng tĩnh Các tiêu chất lượng động hệ thống Đánh giá chất lượng hệ thống Sau ta vào chi tiết cụ thể : 5.1 Đánh giá chất lượng tĩnh Đường đặc tính tĩnh hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín dịng điện phụ tải nhỏ Icp biểu thành khơng có sai số tĩnh tốc độ quay, lúc đó, phản hồi âm tốc độ gây tác dụng chủ yếu Sau dòng điện phụ tải đạt tới giá trị Icp, điều chỉnh tốc độ quay bão hồ, điều chỉnh dịng GVHD: TS.Võ Quang Vinh 64 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp điện tác dụng chủ yếu, hệ thống biểu khơng có sai số tĩnh dịng điện Đó hiệu việc sử dụng hai điều chỉnh tạo thành hai mạch vịng kín ngồi riêng rẽ Đường đặc tính tĩnh rõ ràng tốt so với đường đặc tính tĩnh hệ thống dùng âm tốc độ âm dịng có ngắt Nhưng thực tế hệ số khuếch đại mạch vòng hở khuếch đại thuật tốn khơng thể vơ lớn, đặc biệt tránh tượng trôi điểm lúc dùng “bộ điều chỉnh PI chuẩn” hai đoạn đường đặc tính tĩnh thực tế có chút sai số tĩnh, thể nét đứt hình 5-1 5.2 Các tiêu chất lượng động hệ thống * Lượng điều chỉnh: ( δmax%) Là sai lệch lớn xảy trình độ gữa đại lượng vật lý đầu thực tế so với giá trị yêu cầu tính theo đơn vị % (sai lệch động) δ max % = ymax − y yc y yc 100 Thông số ảnh hưởng tới tuổi thọ thiết bị δmax nhỏ hệ thống chịu chế độ nhẹ nhàng chuyển trạng thái giá trị phải tính tốn so sánh với hệ số dự trữ * Thời gian độ: tp(s) khoảng thời gian để hệ chuyển từ trạng thái xác lập sang trạng thái xác lập khác mặt lý thuyết thời gian độ vơ Vì kĩ thuật qui định đại lượng vật lý biến đổi khoảng ±3% giá trị yêu cầu ta coi hệ thống giá trị xác lập Chính thời gian q độ tính từ thời điểm bắt đầu chuyển trạng thái đến điểm cuối mà lượng nằm trọn vùng ±3% Với thơng số định độ nhạy hệ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm suất máy Đối với hệ thống xảy trình độ liên tục để đảm bảo chất lượng sản phẩm suất máy phải rút ngắn Với hệ điều khiển chương trình phải đảm bảo nhỏ (điều khiển thời gian thực) - Số lần dao động: Là số đỉnh nhọn số điểm cực trị đặc tính lượng thời gian độ kí hiệu n (nguyên dương) GVHD: TS.Võ Quang Vinh 65 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện - Trường ĐHKT Công Nghiệp Thời gian cực đại tmax: Là khoảng thời gian để hệ thống đạt lượng cực đại ymax - Thời gian ổn định to: Là khoảng thời gian để lượng đạt giá trị ổn định lần yt ymax δ% St% t Hình 5.2 Các tiêu chất lượng động 5.3 Đánh giá chất lượng hệ thống 5.3.1.Khảo sát chất lượng chế độ xác lập Id KI Rd Ucd Uv (-) γn (-) Rω RI Udk KBBÐ Ucd E(p) Sau rút gọn sơ đồ ta : H(p) W Eb (-) Rd.Id ED KD n Kω (-) GVHD: TS.Võ Quang Vinh 66 K SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện [[( WH = Trường ĐHKT Công Nghiệp ] ] R ω − I d K I ) R I K BBD − R d I d K d Trong : Rω = 18,37 (Ω) RI = 0,27 + 2,86 p (Ω) KBBD = 26,4 KI = 0.1632 KD = 8,56 RD = 0.127(Ω)    2,86   WH =  ( 18,37 − 73,5.0,1632 )  0,27 + .26,4 − 0,127.73,5.8,56  p       WH = 233,98 + 3638,78 p Sai lệch chế độ xác lập : E xl = Lim p →0 p.Ucd + WH K ω 10 p = Lim =0   3638,78  p →0 +  233,98 + 0,06369  p    p GVHD: TS.Võ Quang Vinh 67 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp V.3.1.Khảo sát chất lượng chế độ độ GVHD: TS.Võ Quang Vinh 68 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp PHẦN VI THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Trong phần VI có nội dung sau : Nguyên lý khởi động Nguyên lý điều chỉnh tốc độ Nguyên lý ổn định tốc độ Nguyên lý hãm dừng hệ thống Sau ta vào chi tiết cụ thể : 6.1- Ngun lý khởi động Đóng áp tơ mát cung cấp điện cho hệ thống truyền động điện (mạch kích từ, máy biến áp động lực, nguồn ni mạch điều khiển Khi mạch tạo xung điều khiển tạo xung điều khiển Để điều khiển xung này,chúng đưa tới mạch phát xung để điều khiển mở thyristor thông qua máy biến áp xung Để tạo xung điều khiển, ta phải tạo tín hiệu điều khiển U đk nhờ mạch khuếch đại trung gian tín hiệu so sánh với điện áp cưa Do mạch khuếch đại trung gian tạo tín hiệu U đk nên điều khiển góc mở α chỉnh lưu Khi khởi động dòng khởi động lớn nên mạch vòng dòng điện tham gia vào để tự động hạn chế dòng điện đồng thời mạch vòng phản hồi âm tốc độ bị bão hoà U VIC3 = -Ucđ + γn âm ( n nhỏ ) , động khởi độngt rên đoạn đặc tính thứ , tốc độ tăng dần đến điểm D mạch vòng tốc độ tham gia vào để tăng độ cứng đặc tính , động khởi động đoạn đặc tính DC , đến điểm C mạch vịng dịng điện khơng tham gia cịn mạch vòng tốc độ , động đợc khởi động đoạn đặc tính tự nhiên tiến tới làm việc xác lập điểm ứng với tải định mức GVHD: TS.Võ Quang Vinh 69 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp 6.2 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ Để thay đổi tốc độ động ta thay đổi điện áp chủ đạo biến trở WR Khi Ucđ thay đổi làm cho góc α thay đổi dẫn đến tốc độ thay đổi UVIC2 = -Ucđ + γn Khi thay đổi Ucđ thay đổi góc mở α => Ud thay đổi tốc độ thay đổi theo Ví dụ muốn tăng tốc độ ta tăng Ucđ : UVIC2 âm nhiều lên => URIC2 dương nhiều lên => URIC3 âm nhiều lên , Tr mở nhiều dẫn đến U đk giảm nhỏ tức góc α giảm nhỏ => Ud tăng lên tốc độ tăng theo Quá trinh giảm tốc xảy tương tự ta giảm Ucđ làm cho góc α tăng lên tốc độ giảm xuống 6.3- Nguyên lý ổn định tốc độ Giả sử động làm việc tốc độ quay định, ứng với giá trị điện áp đặt đó.Giả sử lý tốc độ động tăng đột ngột nghĩa γn tăng làm cho Uđk tăng làm cho góc mở α tăng điện áp đặt vào phần ứng động giảm để động trở giá trị ban đầu Nếu lý làm cho tốc độ động giảm tương tự γn giảm làm cho điện áp Uđk giảm tạo góc α giảm, điện áp phần ứng động tăng làm cho tốc độ động tăng trở giá trị ban đầu Ví Dụ : tốc độ động tăng , γn tăng lên => UVIC2 = -Ucđ + γn bớt âm , URIC2 bớt dương , UrIC3 bớt âm,TR mở nên Uđk tăng lên , góc α tăng lên dẫn đến Ud giảm nhỏ tốc độ động giảm theo cho phù hợp lượng đặt ban đầu 6.4 : Nguyên lý hãm dừng hệ thống Khi muốn dừng hệ thống ta ấn nút dừng, cắt toàn hệ thống khỏi nguồn cung cấp đồng thời đặt điện trở hãm vào động cơ, động thực hãm GVHD: TS.Võ Quang Vinh 70 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Cơng Nghiệp động , tồn lượng tích luỹ động giải phóng qua Rh , tốc độ giảm dần , tốc độ gần giảmgần ta cắt Rh để động hãm tự Tài liệu tham khảo STT Tên Tác giả Bùi Quốc Khánh Tên sách Truyền Động Điện NXB KH - GD Kỹ Thuật biến đổi ĐHKTCN Cơ Sở Điều Khiển KH – KT Nguyễn Văn Liễn Nguyễn Thị Hiền Võ Quang Lạp Trần Xuân Minh Trần Bá Thời (CB) Võ Quang Lạp(Dịch) Trần Thọ (Dịch) Nguyễn Bính GVHD: TS.Võ Quang Vinh Truyên Động Truyền Động Điện Điện Tử Công Suất 71 KH – KT SVTK: Nguyễn Thị Tuyết ... điều khiển -Sơ đồ cầu pha Điều khiển toàn phần +Sơ đồ tia hai pha +Sơ đồ tia pha có hai loại : -Sơ đồ tia pha có Do -Sơ đồ tia 3pha khơng có Do +Sơ đồ cầu pha có hai loại -Sơ đồ cầu pha điều khiển... ϕ, D, Mc, ∆n% mà yêu cầu hệ thống đặt ra, ta chọn loại động chiều kích từ độc lập làm động truyền động cho hệ thống II CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Trong thực tế động điện chiều kích từ độc. .. cơng nghệ hệ truyền động chiều có đảo chiều quay động chiều kích từ độc lập GVHD: TS.Võ Quang Vinh 48 SVTK: Nguyễn Thị Tuyết Đồ án tổng hợp hệ điện Trường ĐHKT Công Nghiệp PHẦN IV TÍNH CHỌN THIẾT