Đề tài Thiết kế hệ thống truyền động cho cân bằng định lượng

Trong việc điều khiển chỉnh lưu thì việc tạo thời điểm để phát xung mở Tiristor là một khâu rất quan trọng. Việc điều khiển chỉnh lưu thường sử dụng hai nguyên tắc đó là nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos để điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu kỳ dương của điện áp đặt lên Tiristor.

doc45 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 12/06/2013 | Lượt xem: 1308 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế hệ thống truyền động cho cân bằng định lượng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
§å ¸n m«n häc tæng hîp hÖ ®iÖn c¬ Tªn ®Ò tµi : ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng cho c©n b¨ng ®Þnh l­îng F PhÔu VËt liÖu C¬ cÊu c©n ®Þnh l­îng Puli chñ ®éng Hép sè §éng c¬ §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Sè liÖu : Lùc kÐo 600N Tèc ®é cùc ®¹i 1,5 m/s Tèc ®é cùc tiÓu 0,075 m/s §­êng kÝnh trôc 300 mm Hép sè i = 10 ; h = 80% Yªu cÇu : Nªu yªu cÇu c«ng nghÖ cña truyÒn ®éng TÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng X©y dùng s¬ ®å ®iÒu khiÓn Tæng hîp hÖ Ch­¬ng I M« t¶ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ vµ yªu cÇu ®èi víi hÖ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng 1 . M« t¶ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ cña c©n b¨ng ®Þnh l­îng C©n b¨ng ®Þnh l­îng lµ c¬ cÊu t¸c ®éng liªn tôc thuéc nhãm m¸y n©ng vËn chuyÓn. Lµ thiÕt bÞ vËn t¶i liªn tôc dïng ®Ó chuyªn chë hµng d¹ng h¹t, côc ( c¸t, ®¸ d¨m, than, thãc g¹o ...) hoÆc c¸c vËt liÖu thÓ r¾n ( gç , hßm , thÐp thái ) theo ph­¬ng n»m ngang hoÆc theo mÆt ph¼ng nghiªng ( gãc nghiªng kh«ng lín h¬n 30o ). Nã ®ãng vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, lµ cÇu nèi gi÷a c¸c h¹ng môc, c«ng tr×nh s¶n xuÊt riªng biÖt gi÷a c¸c ph©n x­ëng trong mét nhµ m¸y, gi÷a c¸c m¸y s¶n xuÊt trong mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt. HÖ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng gåm cã: + §éng c¬ + Hép sè + Puli chñ ®éng + B¨ng t¶i + PhÔu + C¬ cÊu c©n ®Þnh l­îng §éng c¬ quay tang chñ ®éng th«ng qua hép sè vµ Puli chñ ®éng , nhê ma s¸t mµ b¨ng t¶i chuyÓn ®éng . Tang bÞ ®éng tù do quay do ma s¸t víi b¨ng . §Ó kh¾c phôc ®é vâng cña b¨ng ng­êi ta ®Æt c¸c con l¨n vµ chóng còng tù do quay do ma s¸t víi b¨ng . VËt liÖu tõ phÔu nhê b¨ng t¶i ®­îc chuyÓn ®Õn ®æ ë m¸ng phèi liÖu. Khèi l­îng cña vËt liÖu ®­îc c¬ cÊu c©n ®Þnh l­îng c©n chÝnh x¸c theo l­îng ®Æt ban ®Çu. N¨ng suÊt cña b¨ng t¶i ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: [ kg/s ] hay: [ tÊn/h ] trong ®ã: ¶ : khèi l­îng t¶i theo cjiÒu dµi [kg/m ] v : tèc ®é di chuyÓn cña b¨ng [m/s] Khèi l­îng cña b¨ng t¶i theo chiÒu dµi ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: trong ®ã: g : khèi l­îng riªng cña vËt liÖu [ tÊn/m3 ] S : tiÕt diÖn c¾t ngang cña vËt liÖu trªn b¨ng [ m2 ] 2 . C¸c th«ng sè kü thuËt, ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ vµ yªu cÇu ®èi víi hÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i phèi liÖu 2.1 . C¸c th«ng sè kü thuËt HÖ truyÒn ®éng sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. Lùc kÐo 600 N Tèc ®é cùc ®¹i 1,5 m/s Tèc ®é cùc tiÓu 0,075 m/s §­êng kÝnh trôc 300 mm Hép sè i =10 ; h = 80% 2.2 . §Æc ®iÓm c«ng nghÖ vµ yªu cÇu ®èi víi hÖ truyÒn ®éng a . Lo¹i phô t¶i §Æc tÝnh c¬ cña m¸y s¶n xuÊt th­êng cã d¹ng trong ®ã: Mco - M«men øng víi tèc ®é v = 0 M®m - M«men øng víi tèc ®é w®m Mc - M«men øng víi tèc ®é v Víi b¨ng t¶i a = 0. Do ®ã ta cã Mc = M®m = const . Ta thÊy r»ng t¶i cña hÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i phèi liÖu hÇu nh­ Ýt thay ®æi trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. HÖ truyÒn ®éng nµy lµ hÖ lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n. Ta cã ®å thÞ c«ng suÊt vµ momen c¶n tÜnh cña truyÒn ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é víi Mc = const nh­ sau: w wmax Pc Mc wmin Pmax Mc ,Pc b . ChiÒu quay cña b¨ng B¨ng t¶i nhËn vËt liÖu tõ phÔu vµ vËn chuyÓn ®Õn n¬i phèi liÖu nªn chuyÓn ®éng cña nã lµ theo mét chiÒu b¾t buéc vµ kh«ng cã ®¶o chiÒu quay. NÕu ®¶o chiÒu quay cña b¨ng t¶i th× do qu¸n tÝnh nguyªn vËt liÖu sÏ r¬i v·i, kh«ng b¶o ®¶m ®­îc yªu cÇu phèi liÖu. Ngoµi ra khi ®¶o chiÒu th× cã mét sè phÇn cña vËt liÖu kh«ng chuyÓn qua ®­îc thiÕt bÞ c¶m biÕn ®Ó c©n chÝnh x¸c. c . Gi¶n ®å phô t¶i C¸c th«ng sè chÝnh cña hÖ truyÒn ®éng VËn tèc lín nhÊt, nhá nhÊt vmin = 0,075 ( m/s ) vmax = 1,5 ( m/s ) VËn tèc cña trôc quay VËn tèc cña trôc quay qui ®æi víi i = 10 Tõ ph­¬ng tr×nh ®éng häc cña truyÒn ®éng ®iÖn ta cã gi¶n ®å phô t¶i 0 1 2 3 MC t + §o¹n 01 lµ ®o¹n b¨ng t¶i ®­îc khëi ®éng. V× b¨ng t¶i lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n, sè lÇn ®ãng c¾t Ýt. C¸c yªu cÇu vÒ khëi ®éng ®éng c¬ lµ kh«ng nÆng nÒ. Ta cã thÓ cho b¨ng t¶i khëi ®éng ®Õn tèc ®é lµm viÖc vµ æn ®Þnh ë tèc ®é ®ã råi míi cho nguyªn vËt liÖu r¬i xuèng b¨ng tõ phÔu. + §o¹n 12 lµ ®o¹n b¨ng t¶i lµm viÖc víi t¶i Mc kh«ng ®æi. BiÕn thiªn dw/dt chØ cã trong giai ®o¹n tèc ®é biÕn thiªn tøc ®o¹n 01 vµ 23. + §o¹n 23 lµ ®o¹n gi¶m tèc vµ dõng b¨ng t¶i. Ta còng cã thÓ cho b¨ng t¶i dõng tù do, hoÆc dõng tù do cã dïng thªm phanh h·m. d . C¸c yªu cÇu vÒ khëi ®éng vµ h·m HÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i phèi liÖu khi khëi ®éng víi gia tèc lín sÏ lµm t¨ng lùc ®µn håi g©y biÕn d¹ng b¨ng vµ lµm ®øt b¨ng. §Ó h¹n chÕ ®iÒu nµy ta ph¶i sö dông kh©u gi¶m tèc khi khëi ®éng. §Ó ®éng c¬ cã thÓ khëi ®éng ®­îc sau khi mÊt ®iÖn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc th× chän ®éng c¬ cã m«men khëi ®éng ®ñ lín. Khi dõng th× kh«ng yªu cÇu dõng chÝnh x¸c, nh­ng còng tr¸nh cho hÖ dõng víi gia tèc lín g©y h­ háng, ®øt b¨ng. HÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i th­êng lµm viÖc liªn tôc Ýt khi ph¶i dõng nªn kh«ng c©n fthiÕt kÕ bé gi¶m tèc. Còng kh«ng cÇn thiÕt kÕ phanh h·m v× khi kÕt thóc c«ng viÖc ta sÏ ®Ó cho b¨ng dõng tù do. e . S¬ ®å ®éng häc S¬ ®å ®éng häc cña hÖ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng cã d¹ng ®¬n gi¶n nh­ sau : Trong ®ã: §éng c¬ ®iÖn Hép tèc ®é Trôc chÝnh ®Ó l¾p vµo m¸y quay b¨ng t¶i g . HÖ truyÒn ®éng nhiÒu ®éng c¬ Khi cã nhiÒu b¨ng t¶i lµm viÖc nèi tiÕp trong mét d©y truyÒn ®ßi hái ph¶i ®ång bé ho¸ tèc ®é cña c¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng vµ ®Æt c¸c kho¸ liªn ®éng cÇn thiÕt b¶o ®¶m thø tù t¸c ®éng. Khi ®ã tèc ®é ®éng c¬ ph¶i b»ng nhau trong mäi tr­êng hîp ®Ó tr¸nh c¸c lùc ®µn håi trªn b¨ng. h . §é chÝnh x¸c §é chÝnh x¸c vÒ tèc ®é lµ yªu cÇu quan träng , ®­îc ®¸nh gi¸ bëi sai lÖch tÜnh: i . D¶i ®iÒu chØnh Ch­¬ng II tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ 1 . X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cÇn thiÕt Tèc ®é lín nhÊt vµ nhá nhÊt M« men c¶n qui ®æi vÒ trôc ®éng c¬: 2 .TÝnh c«ng suÊt ®éng c¬ §Ó tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ trong tr­êng hîp truyÒn ®éng cã ®iÒu chØnh tèc ®é, ta cÇn x¸c ®Þnh c¸c yªu cÇu c¬ b¶n sau: §Æc tÝnh phô t¶i truyÒn ®éng Pc(w), Mc(w): Phô t¶i truyÒn ®éng yªu cÇu ®iÒu chØnh tèc ®é víi M = const. Khi ®ã, c«ng suÊt yªu cÇu cùc ®¹i Pmax = M®m.wmax §Æc tÝnh phô t¶i Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é wmax vµ wmin D¶i ®iÒu chØnh tèc ®é: D =wmax/wmin = 20 : 1 Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vµ bé biÕn ®æi trong hÖ thèng truyÒn ®éng Dù dÞnh dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng sö dông chØnh l­u cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn (thyristor). Lo¹i ®éng c¬ truyÒn ®éng Yªu cÇu dïng ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. §Æc ®iÓm cña truyÒn ®éng b¨ng t¶i lµ gi÷ M = const trong ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é. Do ®ã, ta cã yªu cÇu c«ng suÊt cùc ®¹I: Ta chän lo¹i ®éng c¬ PH-68 cña Nga víi c¸c th«ng sè sau P®m = 1,45 (kW) U®m = 220 (V) I®m = 8,5 (A) n®m = 2100 (vßng/phót) R = R­ + Rcp =2,49(W) F®m = 4,8 (mWb) Ikt = 0,57 (A) J® = 0,125 (kg.m2) 2p = 4 X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ®éng c¬ §iÖn c¶m phÇn øng L­ = Trong ®ã kL lµ hÖ sè lÊy gi¸ trÞ 5,5 ¸ 5,7 ®èi víi m¸y kh«ng bï vµ kL= 1,4 ¸ 1,9 ®èi víi m¸y cã bï; p lµ sè ®«i cùc. kF®m = M«men qu¸n tÝnh phÇn øng : J = 0,125(kg.m2) H»ng sè thêi gian c¬ häc Tc = H»ng sè thêi gian m¹ch phÇn øng T­ = Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp: Ch­¬ng III Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng Chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng lµ dùa trªn c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ vµ kÕt qu¶ tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬, tõ ®ã t×m ra mét lo¹t c¸c hÖ truyÒn ®éng cã thÓ tho¶ m·n yªu cÇu ®Æt ra. B»ng viÖc ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ c¸c chØ tiªu kinh tÕ, kü thuËt c¸c hÖ truyÒn ®éng nµy, kÕt hîp tÝnh kh¶ thi cô thÓ mµ ta cã thÓ lùa chän ®­îc mét vµi ph­¬ng ¸n hoÆc mét ph­¬ng ¸n duy nhÊt ®Ó thiÕt kÕ. Lùa chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng tøc lµ ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc lo¹i ®éng c¬ truyÒn ®éng mét chiÒu hay xoay chiÒu, ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é phï hîp víi ®Æc tÝnh t¶i, s¬ ®å nèi bé biÕn ®æi ®¶m b¶o yªu cÇu truyÒn ®éng. Tõ nh÷ng ph©n tÝch vÒ ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ, yªu cÇu truyÒn ®éng cña b¨ng t¶I vµ nhiÖm vô thiÕt kÕ (dïng ®éng c¬ ®IÖn mét chiÒu), ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ quay puli chñ ®éng, ta ph¶i ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬, gi÷ tõ th«ng kh«ng ®æi. Víi ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng vµ gi÷ tõ th«ng ®éng c¬ kh«ng ®æi th× ta cã c¸c ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng sau: HÖ thèng truyÒn ®éng m¸y ph¸t - ®éng c¬ mét chiÒu (HÖ F-§). HÖ thèng truyÒn ®éng chØnh l­u ®iÒu khiÓn thyristor- ®éng c¬ mét chiÒu ( HÖ T-§). HÖ thèng ®iÒu chØnh xung ¸p - ®éng c¬ mét chiÒu ( HÖ XA-§). 1 . HÖ thèng truyÒn ®éng m¸y ph¸t - ®éng c¬ mét chiÒu (F-§) a . CÊu tróc hÖ F-§ HÖ thèng m¸y ph¸t - ®éng c¬ (hÖ F-§ hay Ward-LÐonard) lµ hÖ truyÒn ®éng ®iÖn mµ bé biÕn ®æi ®iÖn lµ m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. M¸y ph¸t ®iÖn nµy th­êng do ®éng c¬ s¬ cÊp kh«ng ®ång bé ba pha §K quay vµ coi tèc ®é quay cña m¸y ph¸t lµ kh«ng ®æi. S¬ ®å nguyªn lý hÖ F-§ S¬ ®å nguyªn lý mét hÖ F-§ ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ. §éng c¬ § truyÒn ®éng quay chi tiÕt cña m¸y mµi M ®­îc cÊp ®iÖn tõ m¸y ph¸t F. §éng c¬ s¬ cÊp kÐo m¸y ph¸t F víi tèc ®é kh«ng ®æi lµ ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé §K. Khi ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch tõ m¸y ph¸t iKF th× ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é kh«ng t¶i cña hÖ thèng cßn ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ ®­îc gi÷ nguyªn. b . §Æc ®iÓm cña hÖ F-§ C¸c chØ tiªu chÊt l­îng cña hÖ truyÒn ®éng F-§ vÒ c¬ b¶n t­¬ng tù nh­ c¸c chØ tiªu hÖ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p dïng bé biÕn ®æi nãi chung. ¦u ®iÓm næi bËt nhÊt cña hÖ F-§ lµ sù chuyÓn ®æi tr¹ng th¸i lµm viÖc rÊt linh ho¹t, kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lín. Do vËy th­êng sö dông hÖ F-§ ë c¸c m¸y khai th¸c trong c«ng nghiÖp má. Nh­îc ®iÓm quan träng nhÊt cña hÖ F-§ lµ dïng nhiÒu m¸y ®iÖn quay, trong ®ã Ýt nhÊt lµ hai m¸y ®iÖn mét chiÒu, g©y ån lín, hiÖu suÊt thÊp (kh«ng qu¸ 75%), c«ng suÊt l¾p ®Æt m¸y Ýt nhÊt gÊp ba lÇn c«ng suÊt ®éng c¬ chÊp hµnh. Ngoµi ra, do c¸c m¸y ph¸t mét chiÒu cã tõ d­, ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã trÔ nªn khã ®iÒu chØnh s©u tèc ®é. Víi nh÷ng hÖ truyÒn ®éng ®iÖn ®ßi hái d¶i ®iÒu chØnh réng h¬n vµ cÇn ®iÒu chØnh s©u h¬n, æn ®Þnh tèc ®é tèt h¬n th× ph¶i thay m¸y ph¸t F b»ng c¸c nguån ¸p m¸y ®iÖn kh¸c nh­ c¸c m¸y ®iÖn khuÕch ®¹i (MK§) vµ cã c¸c ph¶n håi n©ng cao chÊt l­îng. C¸c ®Æc ®iÓm kh¸c Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é ®­îc n©ng lªn (cì 30:1). §iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph¼ng trong ph¹m vi ®iÒu chØnh. ViÖc ®iÒu chØnh tiÕn hµnh trªn m¹ch kÝch tõ m¸y ph¸t nªn tæn hao nhá. HÖ ®iÒu chØnh ®¬n gi¶n, cã thÓ thùc hiÖn h·m ®iÖn dÔ dµng. Vèn ®Çu t­ ban ®Çu vµ diÖn tÝch l¾p ®Æt lín. 2 . HÖ thèng truyÒn ®éng chØnh l­u ®iÒu khiÓn - ®éng c¬ mét chiÒu Tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã thÓ ®­îc ®iÒu chØnh trong ph¹m vi réng vµ b»ng ph¼ng nhê hÖ chØnh l­u - ®éng c¬ (hay hÖ truyÒn ®éng van mét chiÒu) trong ®ã c¸c bé chØnh l­u lµ ®iÒu khiÓn ®­îc. C¸c van ®iÒu khiÓn cã thÓ lµ ®Ìn thyraton, ®Ìn thuû ng©n, thyristor. HiÖn nay, do c«ng nghÖ chÕ t¹o b¸n dÉn c«ng suÊt ph¸t triÓn nªn c¸c thyristor ®­îc sö dông réng r·i ®Ó t¹o ra c¸c bé chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn bëi nh÷ng tÝnh chÊt ­u viÖt: gän nhÑ, tæn hao Ýt, qu¸n tÝnh nhá, t¸c ®éng nhanh, c«ng suÊt khèng chÕ nhá... Trong hÖ thèng truyÒn ®éng chØnh l­u ®iÒu khiÓn - ®éng c¬ mét chiÒu (CL-§), bé biÕn ®æi cã søc ®iÖn ®éng E® phô thuéc gi¸ trÞ cña pha xung ®iÒu khiÓn (gãc ®iÒu khiÓn a). ChØnh l­u cã thÓ dïng lµm nguån ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng hoÆc dßng kÝch tõ ®éng c¬. Tïy theo yªu cÇu cô thÓ cña truyÒn ®éng mµ cã thÓ dïng c¸c s¬ ®å chØnh l­u thÝch hîp (chØnh l­u cÇu, chØnh l­u tia ...). C¸c bé chØnh l­u thyristor dïng trong truyÒn ®éng ®iÖn mét chiÒu t¹o thµnh hÖ thèng truyÒn ®éng Thyristor - §éng c¬ (hÖ T-§). a . HÖ truyÒn ®éng thyristor-®éng c¬ (T-§) HÖ truyÒn ®éng T-§ lµ hÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng hoÆc thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn kÝch tõ cña ®éng c¬ th«ng qua c¸c bé biÕn ®æi chØnh l­u dïng thyristor. S¬ ®å nguyªn lý cña hÖ truyÒn ®éng T-§ b . §Æc tÝnh c¬ cña hÖ T-§ Trong hÖ T-§, nguån cÊp cho phÇn øng ®éng c¬ lµ bé chØnh l­u thyristor. Dßng ®iÖn chØnh l­u còng chÝnh lµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬. ChÕ ®é lµm viÖc cña chØnh l­u phô thuéc vµo ph­¬ng thøc ®iÒu khiÓn vµ c¸c tÝnh chÊt cña t¶i. Trong truyÒn ®éng ®iÖn, t¶i cña chØnh l­u th­êng lµ cuén kÝch tõ (L-R) hoÆc m¹ch phÇn øng ®éng c¬ (L-R-E). Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cho hÖ T-§ ë chÕ ®é dßng ®iÖn chØnh l­u liªn tôc: §é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ lµ trong ®ã R lµ tæng trë toµn m¹ch phÇn øng ®éng c¬ (gåm ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬ R­ vµ ®iÖn trë c¸c phÇn tö trong m¹ch nèi tiÕp víi phÇn øng ®éng c¬). §Æc tÝnh c¬ hÖ T-§. Tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng phô thuéc vµo gãc ®iÒu khiÓn a: . Tuy nhiªn, tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng nµy chØ lµ giao ®iÓm cña trôc tung víi ®o¹n th¼ng cña ®Æc tÝnh c¬ kÐo dµi. Thùc tÕ, do cã vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n, tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng cña ®Æc tÝnh lµ lín h¬n. Hä ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng trong tr­êng hîp nµy nh­ trªn h×nh 4-3 khi ®iÒu chØnh ë vïng d­íi tèc ®é ®Þnh møc. C¸c ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ truyÒn ®éng T-§ mÒm h¬n hÖ F-§ v× cã sôt ¸p do hiÖn t­îng chuyÓn m¹ch gi÷a c¸c thyristor. Gãc ®iÒu khiÓn a cµng lín th× ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ cµng nhá. Khi ®ã, ®Æc tÝnh c¬ h¹ thÊp vµ øng víi mét m«men c¶n Mc, tèc ®é ®éng c¬ sÏ gi¶m. Lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm chøng tá: khi phô t¶i nhá th× c¸c ®Æc tÝnh c¬ cã ®é dèc lín (phÇn n»m trong vïng g¹ch chÐo). §ã lµ vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n. Gãc ®iÒu khiÓn cµng lín (khi ®iÒu chØnh s©u) th× vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n cµng réng vµ viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é gÆp nhiÒu khã kh¨n h¬n. Trong thùc tÕ tÝnh to¸n hÖ T-§, ta chØ cÇn x¸c ®Þnh biªn giíi vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n, lµ ®­êng ph©n c¸ch gi÷a hai vïng dßng ®iÖn liªn tôc vµ gi¸n ®o¹n. Biªn giíi gi÷a vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n vµ liªn tôc cã d¹ng ®­êng ellipse víi c¸c trôc lµ c¸c trôc to¹ ®é cña ®Æc tÝnh c¬: DÔ dµng nhËn thÊy ®é réng cña vïng dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n sÏ gi¶m nÕu ta t¨ng gi¸ trÞ ®iÖn c¶m L vµ t¨ng sè pha chØnh l­u p. Song khi t¨ng sè xung p th× m¹ch lùc chØnh l­u còng t¨ng ®é phøc t¹p vµ c¶ m¹ch ®iÒu khiÓn còng phøc t¹p h¬n. Cßn khi t¨ng trÞ sè L sÏ dÉn tíi lµm xÊu qu¸ tr×nh qóa ®é (t¨ng thêi gian qu¸ ®é) vµ lµm t¨ng träng l­îng, kÝch th­íc cña hÖ thèng. Biªn giíi nµy ®­îc m« t¶ bëi ®­êng cong nÐt ®øt trªn h×nh 4-3. c . §Æc ®iÓm hÖ truyÒn ®éng Thyristor - ®éng c¬ ¦u ®iÓm næi bËt nhÊt cña hÖ T-§ lµ ®é t¸c ®éng nhanh cao, kh«ng g©y ån vµ dÔ tù ®éng ho¸ do c¸c van b¸n dÉn cã hÖ sè khuÕch ®¹i c«ng suÊt rÊt cao. §iÒu ®ã rÊt thuËn tiÖn cho viÖc thiÕt lËp c¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh nhiÒu vßng ®Ó n©ng cao chÊt l­îng c¸c ®Æc tÝnh tÜnh vµ c¸c ®Æc tÝnh ®éng cña hÖ thèng. HÖ thèng T-§ cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tr¬n víi ph¹m vi ®iÒu chØnh réng. HÖ cã ®é tin cËy cao, qu¸n tÝnh nhá, hiÖu suÊt lín. Nh­îc ®iÓm chñ yÕu cña hÖ T-§ lµ do c¸c van b¸n dÉn cã tÝnh phi tuyÕn, d¹ng ®iÖn ¸p chØnh l­u ra cã biªn ®é ®Ëp m¹ch cao, g©y tæn thÊt phô trong m¸y ®iÖn vµ ë c¸c truyÒn ®éng cã c«ng suÊt lín cßn lµm xÊu d¹ng ®iÖn ¸p cña nguån vµ l­íi xoay chiÒu. HÖ sè c«ng suÊt cosj cña hÖ nãi chung lµ thÊp nhÊt lµ khi ®iÒu chØnh s©u. 3 . HÖ thèng truyÒn ®éng ®iÒu chØnh xung ¸p - ®éng c¬ mét chiÒu (XA-§) HÖ truyÒn ®éng ®iÒu chØnh xung ¸p - ®éng c¬ mét chiÒu (XA-§) sö dông bé ®iÒu chØnh xung ¸p mét chiÒu, trong ®ã c¸c bé kho¸ ®iÖn tö ®ãng vai trß c¬ b¶n. Bé ®iÒu chØnh xung ®iÖn ¸p mét chiÒu ®­îc sö dông khi cã s½n nguån mét chiÒu cè ®Þnh mµ cÇn ph¶i ®iÒu chØnh ®­îc ®iÖn ¸p ra t¶i. C¸c bé b¨m xung mét chiÒu ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c ®ãng ng¾t nguån víi t¶i mét c¸ch chu kú theo mét sè luËt kh¸c nhau. PhÇn tö thùc hiÖn nhiÖm vô ®ã lµ c¸c van b¸n dÉn. Song do chóng lµm viÖc trong m¹ch mét chiÒu nªn khi dïng lo¹i thyristor th«ng th­êng nã kh«ng ®­îc kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn ë giai ®o¹n ©m cña ®iÖn ¸p nguån nh­ khi lµm viÖc víi nguån xoay chiÒu. Do ®ã, buéc ph¶i cã mét m¹ch chuyªn dông ®Ó kho¸ thyristor gäi lµ "m¹ch kho¸ c­ìng bøc", g©y nhiÒu khã kh¨n trong thùc tÕ. V× vËy, hiÖn nay ta cè g¾ng sö dông c¸c lo¹i van ®iÒu khiÓn c¶ ®ãng vµ ng¾t nh­ transistor bipolar, MOSFET vµ IGBT ë nh÷ng d¶i c«ng suÊt mµ c¸c van nµy chÞu ®­îc. Riªng víi m¹ch c«ng suÊt lín vÉn ph¶i dïng thyristor. Trong hÖ truyÒn ®éng ®iÖn, c¸c bé ®iÒu chØnh xung ¸p mét chiÒu chñ yÕu ¸p dông cho c¸c ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã phô t¶i d¹ng kÐo (tµu ®iÖn, xe ®iÖn...). S¬ ®å nguyªn lý mét hÖ truyÒn ®éng XA-§ Nguyªn t¾c cña c¸c hÖ truyÒn ®éng XA-§ lµ thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ qua ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ mét chiÒu. §iÖn ¸p nµy lµ mét ®iÖn ¸p ra cña bé XA tÝnh theo gi¸ trÞ trung b×nh : U­ = sUng, trong ®ã: U­ lµ ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬,Ung lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cÇn b¨m , s lµ hÖ sè lÊp ®Çy xung: víi tt, tk lµ thêi gian th«ng vµ kho¸ cña bé kho¸ ®iÖn tö. Do ®ã, khi ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ qua ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬, cÇn thay ®æi hÖ sè s cña bé XA. HÖ sè nµy cã thÓ thay ®æi b»ng 3 ph­¬ng ph¸p: thay ®æi tt, T hoÆc c¶ hai. So s¸nh 3 ph­¬ng ¸n ta quyÕt ®Þnh chän ph­¬ng ¸n truyÒn ®éng chØnh l­u Thyristor - ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. 4 . TÝnh chän bé biÕn ®æi chØnh l­u TIRISTOR Yªu cÇu ®èi víi bé chØnh l­u Nguån ®iÖn xoay chiÒu: 3x380V, 50Hz Bé chØnh l­u cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn §iÖn ¸p chØnh l­u: Ud = 220 V Dßng chØnh l­u: Id = 8,5 A §é nhÊp nh« thÊp a . X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p kh«ng t¶i chØnh l­u vµ ®iÖn ¸p ra cña m¸y biÕn ¸p Bé biÕn ®æi chØnh l­u cÇn cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p kh«ng t¶i ®¶m b¶o cÊp cho phÇn øng ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã c¸c tham sè : søc ®iÖn ®éng ®Þnh møc ®éng c¬ E­®m , sôt ¸p tæng ë m¹ch khi dßng ph¶n øng cùc ®¹i I­ max . g1Udocosamin = g2E­®m + SDUV + I­ maxR­S + DUgmax Trong ®ã : Udo - ®iÖn ¸p kh«ng t¶i cña chØnh l­u g1 - hÖ sè tÝnh ®Õn sù suy gi¶m cña ®iÖn ¸p l­íi g1 = 0,95 g2 - hÖ sè dù tr÷ m¸y biÕn ¸p g2 = 1,04 ¸ 1,06 amin - gãc ®iÒu khiÓn cùc tiÓu . §èi víi s¬ ®å kh«ng ®¶o chiÒu amin = 0 SDUV - tæng sôt ¸p trªn van , bao gåm sôt ¸p trªn ®iÖn trë t­¬ng ®èi lín ( kho¶ng 4% ) cßn sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng Ýt h¬n ( kho¶ng 1,5% )vµ ®iÖn ¸p sôt trªn hai thyristor nèi tiÕp kho¶ng 2V. R­S - ®iÖn trë ®¼ng trÞ tæng quy ®æi vÒ m¹ch mét chiÒu gåm ®iÖn trë toµn phÇn m¹ch phÇn øng , ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p vµ ®iÖn trë cuén läc mét chiÒu I­ max - dßng phÇn øng cùc ®¹i n»m trong kho¶ng 2 ¸ 2,5 I­ ®m DUgmax - sôt ¸p cùc ®¹i do trïng dÉn DUgmax = DUg®m Iddm : dßng ®Þnh møc cña bé biÕn ®æi DUg®m : sôt ¸p trïng dÉn ®Þnh møc , ®­îc x¸c ®Þnh : DUg®m = Udo.UK. Yg UK : ®iÖn ¸p ng¾n m¹ch Yg : ®èi víi s¬ ®å s¸u xung vµ m­êi hai xung Yg = 0,5 NÕu Iudm = Iddm ta cã Udo = l = : béi sè dßng ®iÖn Tõ ®ã ta cã : Udo= = b . TÝnh chän biÕn ¸p nguån BAN BAN ®Êu theo kiÓu D/Y. §iÖn ¸p l­íi UL = 380V. Gi¸ trÞ hiÖu dông ®iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p (nèi D/Y) = 128 (V) Tû sè m¸y biÕn ¸p: k = = 3 Dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p nguån: I2 = = 6,94(A) Dßng hiÖu dông s¬ cÊp BAN: I1 = I2 = 21,23 » 6,94(A) C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p: S = 3.U2.I2 = 3.128.6,94 = 2665 (VA) 2,665 (kVA). Tra sæ tay, ta chän m¸y biÕn ¸p tiªu chuÈn cã S®m = 3(kVA). c . Chän van cho bé biÕn ®æi Gi¸ trÞ dßng trung b×nh ch¶y qua mçi van: Gi¸ trÞ dßng cùc ®¹i qua mçi van: Ivmax = Id = 8,5 (A) Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn mçi van: Tõ nh÷ng tÝnh to¸n trªn, víi chÕ ®é lµm m¸t b»ng qu¹t giã th× c¸c th«ng sè cÇn cña mçi van trong m¹ch chØnh l­u cÇu ba pha lµ: Ungt ³ 1,6. Ungmax = 1,6 . 314 = 502 (V) It ³ 1,5. Imax = 1,5.8,5 = 12,75 (A) VËy ta chän ®­îc lo¹i Thyristor dïng cho bé chØnh l­u cÊp nguån cho ®éng c¬: Lo¹i I0 (A) VRRM = VDRM (V) ITSM (A) IDM (mA) VGT Max (V) IGT Max (A) VTM max (V) ITM Max (A) Du/dt (V/ms) di/dt (A/ms) TYN 690 16 600 220 3 1,5 25 1,4 50 50 100 d . TÝnh chän cuén kh¸ng m¹ch läc mét chiÒu §iÖn c¶m phÇn øng L­ = Trong ®ã kL lµ hÖ sè lÊy gi¸ trÞ 5,5 ¸ 5,7 ®èi víi m¸y kh«ng bï vµ kL= 1,4 ¸ 1,9 ®èi víi m¸y cã bï; p lµ sè ®«i cùc. Cuén kh¸ng läc m¹ch mét chiÒu ®­îc nèi vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬ ®Ó lµm gi¶m vïng ®iÖn gi¸n ®o¹n ( lµm gi¶m xung dßng mét chiÒu ) ®ång thêi c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch cña ®éng c¬ ®iÖn §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé biÕn ®æi m xung chøa sãng ®iÒu hßa c¬ b¶n vµ sãng ®iÒu hoµ bËc cao víi tÇn sè gãc wK = K.m. w1 víi w1 - tÇn sè gãc l­íi ®iÖn , w1 = 314 ( 1 / s ) K - sè nguyªn bËc cña c¸c thµnh phÇn ®iÒu hoµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu nµy g©y ra trong m¹ch phÇn øng dßng ®iÖn xoay chiÒu ®iÒu hoµ víi gi¸ trÞ hiÖu dông LS - ®iÖn c¶m tæng cña m¹ch mét chiÒu ( bá qua gi¸ trÞ ®iÖn trë ) Gäi gs lµ hÖ sè ®Ëp m¹ch ®iÖn ¸p ®Çu ra bé biÕn ®æi gs = vµ si - hÖ sè ®Ëp m¹ch dßng ®iÖn si = HÖ sè ®Ëp m¹ch ®iÖn ¸p gs phô thuéc vµo gãc ®iÒu khiÓn a , gs = f( ) Do thµnh phÇn dßng xoay chiÒu nªn gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬ gi¶m I'dm = Idm . Tû sè ®Æc tr­ng cho sù ¶nh h­ëng cña dßng ®iÖn ®iÒu hoµ bËc cao lµm t¨ng ®iÖn trë tæng m¹ch phÇn øng , gi¸ trÞ nµy = 2 ¸ 3 Dßng ®iÖn xoay chiÒu nµy cßn g©y ¶nh h­ëng xÊu tíi qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch ë vµnh gãp m¸y ®iÖn . Cô thÓ do ¶nh h­ëng dßng xoay chiÒu ®iÒu hoµ bËc m , tõ tr­êng cña c¸c cÆp cùc chuyÓn m¹ch bÞ chËm l¹i 90o so víi dßng ®iÖn ®iÒu hoµ bËc m . §iÖn ¸p chuyÓn m¹ch chËm trÔ sÏ kh«ng bï ®­îc ®iÖn ¸p ph¶n øng phÇn øng v× sôt ¸p xoay chiÒu DU2 kh«ng thÓ t¨ng nhÈy cÊp . Tõ c¸c lý luËn trªn , ta rót ra gi¸ trÞ ®iÖn c¶m cÇn thiÕt nèi vµo m¹ch mét chiÒu Ld = Tra ®­êng cong quan hÖ gc = gs . ta ®­îc = 1,1 Udo = 299V Iddm = 8,5A n0 = 2322 (1/s) n = 2100 (1/s) Ta cã Ld = = 5,46.10-3 (H) = 5,46 mH 5 . B¶o vÖ sù cè trªn hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn M¹ch b¶o vÖ ®­îc thiÕt lËp ®Ó ®¶m b¶o an toµn vµ tr¸nh g©y tæn thÊt cho ng­êi vËn hµnh vµ thiÕt bÞ. Do vËy, quan ®iÓm khi x©y dùng m¹ch b¶o vÖ lµ ph¶i cã biÖn ph¸p phßng chèng c¸c sù cè vµ c¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc bÊt th­êng x¶y ra nh»m h¹n chÕ tæn thÊt ë møc ®é thÊp nhÊt. MÆt kh¸c, c¸c phÇn tö b¸n dÉn c«ng suÊt trong bé biÕn ®æi còng ph¶i ®­îc b¶o vÖ chèng nh÷ng sù cè bÊt ngê, nh÷ng nhiÔu lo¹n nguy hiÓm nh­ ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi, qu¸ ®iÖn ¸p hoÆc qu¸ dßng ®iÖn qua van, qu¸ nhiÖt trong thiÕt bÞ biÕn ®æi. Tuú theo c¸c lo¹i sù cè vµ møc ®é ta cã thÓ ph©n ra c¸c nhãm lo¹i b¶o vÖ a . B¶o vÖ trªn m¹ch ®éng lùc B¶o vÖ c¾t khÈn cÊp trªn m¹ch ®éng lùc: Nh­ ng¾n m¹ch ë bé biÕn ®æi hÖ thèng truyÒn ®éng, mÊt kÝch tõ ®éng c¬, qu¸ tèc ®é, qu¸ dßng, qu¸ ®iÖn ¸p phÇn øng, ®¸nh löa g©y ng¾n m¹ch ë vµnh gãp, ng¾n m¹ch mét sè vßng d©y cña m¸y biÕn ¸p nguån... M¹ch b¶o vÖ thùc hÖn c¾t khÈn cÊp b»ng c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t truyÒn thèng nh­ cÇu ch×, ¸pt«m¸t, r¬le.. kÕt hîp víi b¶o vÖ ë m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ kho¸ thyristor, c¾t nguån nu«i, kho¸ c¸c bé ®iÒu chØnh... B¶o vÖ c¾t cã thêi gian: Qu¸ t¶i , c¸ch ®iÖn gi¶m , qu¸ nhiÖt v.v . M¹ch b¶o vÖ ph¸t hiÖn vµ ph¸t tÝn hiÖu c¶nh b¸o trong lóc ®ã m¹ch ®iÒu chØnh sÏ tù ®éng thay ®æi tham sè ®iÒu khiÓn ®Ó tho¸t khái sù cè hoÆc ng­êi vËn hµnh trùc tiÕp ®iÒu chØnh . NÕu sau mét thêi gian quy ®Þnh m¹ch b¶o vÖ sÏ t¸c ®éng c¾t hÖ thèng , ngõng lµm viÖc ®Ó gi¶i quyÕt sù cè . Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng hiÖn ®¹i ®iÒu khiÓn sè dïng vi xö lý hay vi tÝnh cã trang bÞ ch­¬ng tr×nh kiÓm tra tr¹ng th¸i cña hÖ ®Ó ph¸t tÝn hiÖu c¶nh b¸o hoÆc dù b¸o sù cè x¶y ra c¾t kÞp thêi ®Ó tr¸nh g©y h­ háng . ThiÕt bÞ b¶o vÖ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch bªn s¬ cÊp biÕn ¸p cña bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch bªn phÝa thø cÊp cña biÕn ¸p nguån nh­ng n»m ngoµi bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch bªn trong hÖ truyÒn ®iÖn (bé biÕn ®æi vµ ®éng c¬) sö dông cÇu ch×. §Ó b¶o vÖ mÊt tõ th«ng, sö dông r¬le b¶o vÖ mÊt tõ th«ng. Sö dông r¬le b¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®Ó b¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®éng c¬, m¸y biÕn ¸p... b . B¶o vÖ trong bé biÕn ®æi B¶o vÖ qu¸ nhiÖt : Khi thyristor ®­îc ®iÒu khiÓn më cho dßng ch¶y qua van, c«ng suÊt tæn thÊt bªn trong sÏ ®èt nãng chóng, trong ®ã mÆt ghÐp lµ n¬i bÞ ®èt nãng lín nhÊt. Ngoµi ra, qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch van còng g©y ra tæn thÊt ®iÖn n¨ng. Do c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn nãi chung rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é, mäi sù qu¸ nhiÖt ®é trªn van dï chØ diÔn ra trong thêi gian ng¾n còng cã thÓ ph¸ háng van, nªn ®Ó b¶o vÖ qu¸ nhiÖt trªn van, ta sö dông c¸c biÖn ph¸p lµm m¸t c­ìng bøc. BiÖn ph¸p lµm m¸t th«ng dông nhÊt lµ qu¹t kh«ng khÝ xung quanh c¸nh t¶n nhiÖt (lµm m¸t b»ng giã). §èi víi thiÕt bÞ b¸n dÉn c«ng suÊt lín h¬n, ta cã thÓ cho n­íc trùc tiÕp ch¶y qua c¸nh t¶n nhiÖt (lµm m¸t b»ng n­íc) hoÆc ng©m c¶ thiÕt bÞ b¸n dÉn vµo dÇu biÕn thÕ. Trong ®å ¸n nµy, viÖc thiÕt kÕ b¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho thyristor thùc hiÖn b»ng ph­¬ng ph¸p lµm m¸t c­ìng bøc b»ng giã víi hÖ sè b¶o vÖ qu¸ nhiÖt trªn van lµ ki=1,5 vµ ku=1,6. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p trªn van: §Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p trªn van, ta sö dông m¹ch RC, b¶o vÖ tõng thyristor: M¹ch ®Êu song song víi van dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¸c nguyªn nh©n néi t¹i g©y ra – sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong líp b¸n dÉn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña van sÏ t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc khi kho¸ van trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n, do ®ã lµm xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trªn c¸c ®iÖn c¶m ®­êng d©y nèi. M¹ch LRC ®Êu gi÷a c¸c nguån pha dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p do c¸c nguyªn nh©n bªn ngoµi mang tÝnh ngÉu nhiªn – hiÖn t­îng sÊm sÐt, mét cÇu ch× b¶o vÖ bÞ nh¶y, c¾t kh«ng t¶i m¸y biÕn ¸p... C¸c trÞ sè linh kiÖn b¶o vÖ ®­îc chän dùa vµo c¸c trÞ sè kinh nghiÖm: Ta cã s¬ ®å m¹ch b¶o vÖ hoµn chØnh nh­ sau S¬ ®å m¹ch b¶o vÖ hoµn chØnh M¹ch R1C1 b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch: (§iÖn tö c«ng suÊt - NguyÔn BÝnh - trang 261) Gäi b lµ hÖ sè dù tr÷ vÒ ®iÖn ¸p cña Thyristor Þ b = 1¸ 2. Chän b = 1,6. Gi¶ sö BAN cã Lc = 0,2(mH). - HÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p : k = = » 1,23. - C¸c th«ng sè trung gian, sö dông c¸c ®­êng cong (H×nh X.9 trang 262 -§TCS): - C*min(k) = 5,5; R*max(k) = 1,2; R*min(k) = 0,55. - TÝnh khi chuyÓn m¹ch. Ta cã ph­¬ng tr×nh lóc b¾t ®Çu trïng dÉn: 2Lc = ud©y = Uv0sin(wt+j) = = » 783055,3(A/s) Û = 0,785(A/ms) Ta thÊy víi Thyristor ®· chän cã = 100(A/ms) >> 0,76(A/ms), nªn trong m¹ch kh«ng cÇn cã c¸c cuén kh¸ng b¶o vÖ Lk (b¶o vÖ ). Tøc lµ cã thÓ coi Lk = 0. -X¸c ®Þnh ®iÖn l­îng tÝch tô Q = f(), sö dông c¸c ®­êng cong (H×nh X.10b): Víi Id = 8,5(A), = 0,785(A/ms) tra ®­êng cong Þ Q » 15(Ams). -X¸c ®Þnh R1,C1: C1 = .C*min(k) = 5,5 » 0,54(mF). R*min(k) £ R1 £ R*max(k) Û 0,55 £ R1 £ 1,2 Þ 35,04 £ R1 £ 76,44 (W). VËy ta cã thÓ chän c¸c gi¸ trÞ chuÈn: R1 = 47(W) vµ C1 = 0,6(mF) M¹ch R2C2 b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¾t BAN kh«ng t¶i g©y ra: -Ta cã hÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p: k = 1,23. -C¸c th«ng sè trung gian, sö dông c¸c ®­êng cong (H×nh X.11-§TCS): C*min(k) = 0,45; R*max(k) = 2,1; R*min(k) = 1. -Gi¸ trÞ lín nhÊt cña n¨ng l­îng tõ trong BAN (3pha) khi c¾t: WT3 = Trong ®ã: Is.o.m : lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña dßng tõ ho¸ quy sang thø cÊp. Is : gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®Þnh møc thø cÊp. Is =Id =.8,5 » 6,94(A) S : C«ng suÊt biÓu kiÕn BAN. w = 2pf = 314(rad/s). Ta cã Is.o.m = Is.o = .0,03Is Þ WT3 = = 0,03 » 0,127(W.s) -X¸c ®Þnh R2 vµ C2: C2 = C*min(k) Trong ®ã Usm lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i ®iÖn ¸p d©y thø cÊp BAN: Usm = Us = .Uv0 = .221,3 » 312,9(V) Þ C2 = 0,45 » 1,17.10-6(F) Û C2 = 1,17(mF). R*min(k) £ R2 £ R*max(k) Û 1. £ R2 £ 2,1. Þ 1062,69 £ R2 £ 2231,66 (W). VËy ta chän c¸c gi¸ trÞ chuÈn: R2 = 1500(W) vµ C2 = 2(mF). Ch­¬ng IV Tæng hîp hÖ truyÒn ®éng 1 . M« h×nh hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn Môc tiªu c¬ b¶n cña hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn lµ ph¶i ®¶m b¶o gi¸ trÞ yªu cÇu cña c¸c ®¹i l­îng ®iÒu chØnh mµ kh«ng phô thuéc vµo t¸c ®éng cña c¸c ®¹i l­îng nhiÔu lªn hÖ ®iÒu chØnh. HÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn ®éng c¬ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng cã cÊu tróc ®­îc tr×nh bµy ë d­íi, gåm : ®éng c¬ truyÒn ®éng M quay chi tiÕt m¸y mµi trßn Mx vµ thiÕt bÞ biÕn ®æi n¨ng l­îng - chØnh l­u cÇu ba pha B§ (®­îc gäi lµ phÇn lùc), c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng §L vµ c¸c bé ®iÒu chØnh R (®­îc gäi lµ phÇn ®iÒu khiÓn). TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®­îc gäi lµ tÝn hiÖu ®Æt TH§ vµ ngoµi ra cßn cã c¸c tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n NL t¸c ®éng lªn hÖ thèng. CÊu tróc cña hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn ®éng c¬ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh l­îng . §éng c¬ truyÒn ®éng ®­îc sö dông lµ ®éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp vµ ®­îc cÊp n¨ng l­îng tõ bé biÕn ®æi chØnh l­u cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn. Bé biÕn ®æi cã chøc n¨ng biÕn ®æi n¨ng l­îng ®iÖn thÝch øng víi ®éng c¬ truyÒn ®éng vµ mang th«ng tin ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c tham sè ®Çu ra cña bé biÕn ®æi (nh­ c«ng suÊt, ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, tÇn sè...). TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc lÊy ra tõ bé ®iÒu chØnh R. C¸c bé ®iÒu chØnh R (regulator) nhËn tÝn hiÖu th«ng b¸o sai lÖch vÒ tr¹ng th¸i lµm viÖc cña truyÒn ®éng th«ng qua so s¸nh gi÷a tÝn hiÖu ®Æt TH§ vµ tÝn hiÖu ®o l­êng c¸c ®¹i l­îng truyÒn ®éng. Sù biÕn thiªn cña c¸c tÝn hiÖu ®Æt g©y ra c¸c sai lÖch kh«ng tr¸nh ®­îc trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é vµ còng cã thÓ g©y sai lÖch trong chÕ ®é x¸c lËp. Trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c sai lÖch ®iÒu chØnh, ta cã thÓ chän ®­îc c¸c bé ®iÒu chØnh, c¸c m¹ch bï thÝch hîp ®Ó n©ng cao chÝnh x¸c cña hÖ thèng. 2 . Tæng hîp c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh Khi tæng hîp hÖ truyÒn ®éng nhiÒu th«ng sè th­êng ph©n hÖ thµnh cÊu tróc nhiÒu vßng cã c¸c bé ®iÒu chØnh kiÓu nèi cÊp. Cho ®Õn nay, ph­¬ng ph¸p chung tæng hîp c¸c bé ®iÒu chØnh trong cÊu tróc nèi cÊp ch­a thËt hoµn thiÖn, chñ yÕu do viÖc chän th«ng sè tèi ­u cña c¸c bé ®iÒu chØnh vµ tÝnh chÊt phøc t¹p cña hÖ thèng thùc. V× thÕ, viÖc tÝnh to¸n tæng hîp gÇn ®óng cã gi¸ trÞ to lín trong thiÕt kÕ ®Þnh h­íng còng nh­ trong chØnh ®Þnh vµ vËn hµnh hÖ thèng. Nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn, ®Ó phï hîp víi yªu cÇu cña hÖ truyÒn ®éng, ta chän hÖ ®iÒu chØnh ®éng c¬ mét chiÒu ®iÒu chØnh theo nguyªn t¾c T - §. Qua ph©n tÝch c¬ cÊu c©n b¨ng, ta thÊy r»ng hÖ truyÒn ®éng nµy bao gåm ba m¹ch vßng ®iÒu chØnh, ®ã lµ m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é vµ m¹ch vßng ®iÒu chØnh n¨ng suÊt. S¬ ®å nèi cÊp cña hÖ ®iÒu chØnh ®­îc tr×nh bµy nh­ h×nh vÏ. Q® + + + i w Q Rq(p) Rw(p) Ri(p) Si(p) Sw(p) Sq(p) N¨ng suÊt cña hÖ thèng c©n b¨ng quyÕt ®Þnh tèc ®é ®Æt ®éng c¬ truyÒn ®éng ®Ó ®¹t ®­îc kÕt qu¶ theo yªu cÇu. Qua hÖ ®iÒu chØnh tèc ®é ta sÏ t¹o ra tèc ®é ®iÒu khiÓn ®éng c¬- ®iÒu khiÓn th«ng qua m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. Do c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ mµ hÖ thèng cÇn ®¹t v« sai cÊp 1 hoÆc v« sai cÊp hai. NhiÔu chÝnh cña hÖ thèng lµ m«men c¶n Mc. Tuú theo yªu cÇu c«ng nghÖ mµ bé ®iÒu chØnh tèc ®é Rw cã thÓ ®­îc tæng hîp theo hai tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn hoÆc theo nhiÔu t¶i Mc. Trong tr­êng hîp chung, hÖ thèng ph¶i cã ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh tèt c¶ tõ phÝa tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn lÉn phÝa tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n. 2.1 . Tæng hîp m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng tù ®éng còng nh­ c¸c hÖ chÊp hµnh th× m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn lµ m¹ch vßng c¬ b¶n. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña m¹ch vßng dßng ®iÖn lµ trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp x¸c ®Þnh m« men kÐo cña ®éng c¬, ngoµi ra nã cßn cã chøc n¨ng b¶o vÖ, ®iÒu chØnh gia tèc... S¬ ®å khèi cña m¹ch vßng dßng ®iÖn cã d¹ng nh­ h×nh vÏ: Trªn s¬ ®å ta thÊy cã hai ®¹i l­îng ®Çu vµo lµ tÝn hiÖu ®Æt Ud vµ tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n Mc. Khi cã sù biÕn ®æi cña dßng ®iÖn, sÏ cã hai sù t¸c ®éng vµo hÖ thèng: Mét tÝn hiÖu qua m¹ch vßng ®iÖn tö ®Ó ®iÒu chØnh dßng vµ mét tÝn hiÖu qua m¹ch vßng c¬ ®i vµo ®iÒu khiÓn m« men. Tuy nhiªn, m¹ch vßng c¬ cã hÖ sè qu¸n tÝnh lín h¬n rÊt nhiÒu so víi m¹ch vßng ®iÖn tö nªn ta cã thÓ c¾t bá, hay nãi c¸ch kh¸c, khi tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn ta cã thÓ bá qua ¶nh h­ëng cña suÊt ®iÖn ®éng ®éng c¬. Nh­ vËy ta cã s¬ ®å khèi tæng hîp m¹ch vßng dßng ®iÖn lóc nµy cã d¹ng nh­ sau: U I® U I R I U ®k 1+T ­ p K i 1+ t fI p K CL 1+ t CL p U d I ­ 1/R ­ Trong ®ã: KCL: HÖ sè khuyÕch ®¹i kh©u chØnh l­u dßng ®iÖn. KCL= tCL : H»ng sè thêi gian cña kh©u chØnh l­u. tCL= 3.33 ms Ki : HÖ sè khuyÕch ®¹i cña sensor dßng. Ki= tfi : H»ng sè thêi gian cña sensor dßng. tfi = 0.51 ms R­ ,L­ : §iÖn trë vµ ®iÖn c¶m m¹ch phÇn øng. T­ : H»ng sè thêi gian m¹ch phÇn øng, cã gi¸ trÞ cì hµng chôc ms. T­ = TV0 = 1,67 ( ms ) Tæng hîp m¹ch ta cã cÊu tróc thu gän: U I U I® F R I (1+ t CL )(1+T ­ p)(1+ t fI p) K CL .1/R ­ .K I U I Suy ra hµm truyÒn m¹ch: FS = Do c¸c gi¸ trÞ tCL vµ tfI lµ t­¬ng ®èi nhá nªn ta cã thÓ tæng hîp nh­ sau: FS » Víi KS = = 11,056 Ts = tfI + tCL + TV0 = 6.10-3 s FS » = Tæng hîp m¹ch vßng theo tiªu chuÈn modul tèi ­u ta thu ®­îc cÊu tróc cña bé ®iÒu chØnh m¹ch vßng dßng ®iÖn cã d¹ng PI: RI(p) = = S¬ ®å bé PI - + Ui® Ui R1 R2 R3 C CK U§k Lùa chän c¸c th«ng sè R1C = = 0,1326 R3C = T­ = 0,014 Chän C = 100 mF Ta tÝnh ®­îc R1 = = 1326 W Chän R1 = 1,5 kW R3 = = 140 W Chän R3 = 150 W Cã thÓ chän R2 = R1 = 1,5 kW §Ó t¹o läc , th­êng nèi thªm tô Ck song song víi ®iÖn trë R3 sao cho R3Ck = Tf vµ R3( C + Ck ) = T­ Tõ ®ã ta tÝnh Ck = = 42,8 .10-6 F = 42,8 mF Chän Ck = 50 mF Víi c¸c gi¸ trÞ ®· cho ta x©y dùng ®­îc ®Æc tÝnh qu¸ ®é cña cÊu tróc m¹ch nh­ sau: §Æc tÝnh qu¸ ®é cña m¹ch vßng dßng ®iÖn Qu¸ tr×nh qu¸ ®é sÏ kÕt thóc sau thêi gian Tq® = 0,0363(s) vµ ®é qu¸ ®iÒu chØnh lµ 4,23% . Víi ®éng c¬ trong hÖ truyÒn ®éng T - §, do kh«ng cÇn ph¶i ®¶o chiÒu ®éng c¬ nªn nãi chung ta sÏ ph¸t xung cho hÖ trong chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc, ®¬n gi¶n vµ tiÖn lîi. 2.2 . Tæng hîp m¹ch vßng ®iÒu chØnh TèC §é HÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é lµ hÖ thèng mµ ®¹i l­îng ®­îc ®iÒu chØnh lµ tèc ®é gãc cña ®éng c¬. HÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®­îc h×nh thµnh tõ hÖ thèng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. Tõ c«ng nghÖ ban ®Çu, ta chän hÖ ®iÒu chØnh tèc ®é kh«ng cã ®¶o chiÒu víi møc v« sai cÊp 2. KÕt cÊu c¬ b¶n cña hÖ truyÒn ®éng ®éng c¬ cã d¹ng nh­ trªn. TÝn hiÖu tõ bé ph¸t xung sÏ ®­îc ®­a vµo bé biÕn ®æi ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬. Bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn RI vµ sensor dßng SI t¹o thµnh m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn. PhÇn tö phi tuyÕn HCD lµ phÇn tö h¹n chÕ dßng ®iÖn trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é. Sensor tèc ®é Sw ®ãng vai trß kh©u ph¶n håi tèc ®é. Ta thÊy r»ng cã hai tÝn hiÖu t¸c ®éng vµo hÖ truyÒn ®éng tèc ®é, ®ã lµ tÝn hiÖu ®Æt Uw® vµ tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n MC , hai tÝn hiÖu nµy sÏ quyÕt ®Þnh bé biÕn ®æi Rw cña hÖ. S¬ ®å khèi chøc n¨ng cña hÖ truyÒn ®éng tèc ®é ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh vÏ: Uw® KF®m - Uw M -Mc w Sw Rw F1 Ta chän m¸y ph¸t tèc 1 chiÒu víi ®iÖn trë ®ñ lín ,gÇn ®óng ta cã Uw=Kww VËy ta cã sensor tèc ®é : =0,03183 §Çu ra cña m¸y ph¸t tèc cã thªm m¹ch läc RC ®Ó läc c¸c sãng ®iÒu hoµ cã tÇn sè cao .Ta cã thÓ chän c¸c th«ng sè R vµ C thÝch hîp ®Ó cã h»ng sè thêi gian läc Tw = 0,001 (s). Hµm truyÒn cña ®èi t­îng ( khi ch­a kÓ bé ®iÒu chØnh tèc ®é ) V× ts lµ nhá nªn ta coi r»ng : = Trong ®ã: T's=0,5Tw +Ts=0,0005+0,006=0,0065(s) Khi ®ã ta cã : H»ng sè thêi gian c¬ häc : Tc = §Æt KT = Rót gän l¹i ta cã Trong ®ã : §Õn ®©y ta thÊy cã hai c¸ch tæng hîp m¹ch dïng hµm chuÈn, ®ã lµ tæng hîp m¹ch theo modul tèi ­u vµ tæng hîp m¹ch theo modul ®èi xøng. Do sù giíi h¹n cña yªu cÇu, nªn ë ®©y ta kh«ng tr×nh bµy c¶ hai ph­¬ng ph¸p ®Ó chän ph­¬ng ¸n tèi ­u. Ta thÊy r»ng, khi tæng hîp theo ph­¬ng ¸n modul tèi ­u, kÕt qu¶ sÏ cho ta bé ®iÒu chØnh m¹ch vßng tèc ®é cã d¹ng bé ®iÒu chØnh P Theo chuÈn Module tèi ­u, hµm truyÒn chuÈn cã d¹ng; = 211,7 CÊu tróc cña hÖ thèng cã d¹ng FRw(p) DUd=0 -DMc (-) S¬ ®å thùc hiÖn bé ®iÒu chØnh P cã d¹ng nh­ sau: R2 R1 Víi c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n vÒ hÖ sè khuyÕch ®¹i còng nh­ h»ng sè thêi gian cña c¸c kh©u ta cã thÓ x©y dùng ®­îc c¸c ®Æc tÝnh qu¸ ®é vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña hÖ truyÒn ®éng tèc ®é nh­ sau: §Æc tÝnh qu¸ ®é cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é 3. C¸c m¹ch ®o l­êng vµ c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn phô trî trong c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn Trong c¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn cÇn ph¶i ®o l­êng c¸c tham sè cña ®¹i l­îng ®iÒu chØnh nh­ ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, tèc ®é... §é chÝnh x¸c cña c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng cã ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn chÊt l­îng ®iÒu chØnh, bëi v× nhiÖm vô cña nã lµ ph¶i ph¶n ¸nh chÝnh x¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc cña hÖ ®Ó tõ ®ã ®i ®iÒu khiÓn hÖ. Do vËy yªu cÇu ®èi víi c¸c thiÕt bÞ ®o l­êng lµ ph¶i ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cao trong chÕ ®é ®éng vµ chÕ ®é tÜnh, ngoµi ra ph¶i ®¶m b¶o kh«ng bÞ nhiÔu lo¹n bªn ngoµi t¸c ®éng. Tuy nhiªn, trªn thùc tÕ bao giê còng tån t¹i sai sè trong thiÕt bÞ ®o, cho nªn qu¸ tr×nh x©y dùng mét m¹ch ®o cÇn ph¶i ®¶m b¶o tèi ­u, tøc lµ h¹n chÕ ®­îc tèi ®a c¸c sai lÖch gÆp ph¶i. 3.1. M¹ch ®o dßng ®iÖn mét chiÒu cã c¸ch ly Yªu cÇu ®Æt ra cho m¹ch ®o dßng ¸p mét chiÒu ®èi víi hÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i lµ ph¶i ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c, còng nh­ ®¶m b¶o sù c¸ch ly gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn. Do vËy ta sÏ dïng bé ®o cã c¸ch ly b»ng phÇn tö quang. Nã gåm m¹ch dao ®éng xung tam gi¸c ®èi xøng (kh©u biÕn ®iÖu), m¹ch so s¸nh, m¹ch truyÒn xung vµ m¹ch tÝch ph©n. Hµm truyÒn cña m¹ch ®o nh­ sau: FI = t - h»ng sè thêi gian cña kh©u tÝch ph©n t =RC vµ cã gi¸ trÞ cì 1ms 3.2 . M¸y ph¸t tèc mét chiÒu Tèc ®é truyÒn ®éng lµ ®¹i l­îng ®iÒu khiÓn chÝnh, v× vËy thiÕt bÞ ®o tèc ®é cã vai trß quan träng quyÕt ®Þnh tíi chÊt l­îng ®éng vµ tÜnh cña truyÒn ®éng. HiÖn nay ®o tèc ®é trong hÖ truyÒn ®éng mét chiÒu, ng­êi ta th­êng dïng ph¸t tèc mét chiÒu. Yªu cÇu ®èi víi m¸y ph¸t tèc mét chiÒu lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã chøa Ýt thµnh phÇn xoay chiÒu tÇn sè cao vµ tû lÖ víi tèc ®é ®éng c¬, kh«ng bÞ trÔ nhiÒu vÒ gi¸ trÞ vµ dÊu so víi biÕn ®æi ®¹i l­îng ®o. Ngoµi ra cßn cã yªu cÇu lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu ph¸t ra kh«ng phô thuéc vµo t¶i, vµo nhiÖt ®é. S¬ ®å m¸y ph¸t tèc mét chiÒu: §iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t tèc: Uw= kww- R­pI-DUct Uw kww Khi cã bé läc ®Çu ra th× hµm truyÒn cña m¸y ph¸t tèc lµ: Ff(p)= = tfw - h»ng sè thêi gian cña bé läc tfw =RC 3.3. M¹ch h¹n chÕ m« men HCm M¹ch h¹n chÕ ®èi víi truyÒn ®éng b¨ng t¶i ®­îc bè trÝ ®Ó h¹n chÕ l­îng ®Æt hoÆc m« men vµ h¹n chÕ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. M¹ch h¹n chÕ ®¬n gi¶n cã cÊu tróc nh­ sau: Khi U1> 0, nÕu U1> U th× D më, U2 » U Khi U1½U½ th× D më, U2 » U Ta cã ®Æc tÝnh cña m¹ch h¹n chÕ: Gi¸ trÞ h¹n chÕ ®­îc chØnh ®Þnh bëi chiÕt ¸p P1 vµ P2 3.4 . Kh©u gia tèc vµ gi¶m tèc Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng sö dông bé biÕn ®æi ®iÖn tö c«ng suÊt, do t¸c ®éng nhanh cña bé biÕn ®æi nªn cÇn ph¶i h¹n chÕ tèc ®é l­îng ®Æt. CÊu tróc cña mét kh©u gia tèc vµ gi¶m tèc gåm mét kh©u so s¸nh, mét kh©u h¹n chÕ vµ kh©u tÝch ph©n. 3.5 . Kh©u bï nhiÔu lo¹n Trong tæng hîp m¹ch vßng n¨ng suÊt, cã sù t¸c ®éng cña c¸c nhiÔu lo¹n kh¸c nhau lªn hÖ thèng nh­ nhiÔu lo¹n chu kú cña phÇn nèi b¨ng khi ®i qua sensor ®o ¸p lùc, nhiÔu lo¹n do sù tr­ît cña b¨ng trªn c¸c con l¨n... Víi c¸c nhiÔu lo¹n chu kú, cÇn x¸c ®Þnh ®iÓm chu kú cña nã vµ biªn ®é tÝn hiÖu g©y sai lÖch th× ta cã thÓ bï hoµn toµn ®­îc. Trong hÖ truyÒn ®éng T- § ta sö dông mét sensor ®Ó nhËn biÕt nhiÔu lo¹n nµy, khi cã nhiÔu lo¹n nã sÏ tù ®éng bï mét l­îng b»ng l­îng nhiÔu lo¹n. S¬ ®å m¹ch nguyªn lý cña kh©u bï: Khi cã tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n U0 = 0, T1 ®ãng, l­îng bï ®Æt vµo hÖ thèng. khi kh«ng cã tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n U0 ¹ 0 dÉn ®Õn T1 th«ng vµ kh«ng cã tÝn hiÖu bï. Víi tÝn hiÖu nhiÔu lo¹n do sù tr­ît b¨ng t¶i trªn c¸c con l¨n, ta thÊy khi khèi vËt liÖu trªn b¨ng t¶i kh«ng ®æi th× sai lÖch n¨ng suÊt do sù tr­ît chØ phô thuéc vµo hÖ sè tr­ît. §o hÖ sè tr­ît ta cã thÓ bï ®­îc sai lÖch nµy. §Ó ®o hÖ sè tr­ît, ta ®o tèc ®é cña b¨ng t¶i vµ tèc ®é cña Culy, sai lÖch cña hai tèc ®é nµy sÏ chØ ra thêi ®iÓm sai lÖch vµ cã t¸c ®éng bï phï hîp. S¬ ®å bï cã d¹ng nh­ h×nh vÏ 3.6. Sensor ®o ¸p lùc Trong hÖ truyÒn ®éng b¨ng t¶i, ®Ó cã thÓ ®Þnh l­îng ®­îc vËt liÖu, ta sö dông hÖ thèng sensor ®o ¸p lùc l¾p trªn b¨ng. CÊu tróc cña m¹ch sensor cã d¹ng nh­ sau: Do cÊu t¹o cña cÇu ®iÖn trë nªn ¸p lùc vËt liÖu khi ®i qua sensor sÏ tû lÖ víi ®é chªnh cña ®iÖn trë . DP » DR suy ra UR = = NÕu U0 = Uw = K1.v (®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t tèc) th× UR = K1.v.DP = Q :n¨ng suÊt cña b¨ng t¶i Nh­ vËy ta cã thÓ ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®Ó thay ®æi n¨ng suÊt b¨ng t¶i, tøc lµ cã thÓ c©n ®Þnh l­îng tù ®éng th«ng qua qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®éng c¬. C¬ cÊu ®o cña sensor nh­ sau: Hµm truyÒn cã d¹ng: Ch­¬ng V thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn 1 . §iÒu khiÓn TIRISTO Tiristo chØ më cho dßng ®iÖn ch¹y qua khi cã ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt trªn anèt vµ cã xung ¸p d­¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn. Sau khi Tiristo ®· më th× xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông g× n÷a, dßng ®iÖn ch¹y qua Tiristo do th«ng sè cña m¹ch quyÕt ®Þnh. M¹ch ®iÒu khiÓn cã c¸c chøc n¨ng sau: §iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn an«t- cat«t Tiristo. T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më ®­îc Tiristo, (xung ®iÒu khiÓn th­êng cã biªn ®é tõ 2 ®Õn 10 v«n, ®é réng xung tx=20¸100 ®èi víi thiÕt bÞ chØnh l­u, tx £10 ®èi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi tÇn sè cao ). §é réng xung ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc Trong ®ã :Idt-dßng duy tr× cña Tiristo. di/dt-tèc ®é t¨ng tr­ëng cña cña dßng t¶i. CÊu tróc cña m¹ch ®iÒu khiÓn mét Tiristo ®­îc tr×nh bµy trªn s¬ ®å . Ucm: Lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, ®iÖn ¸p mét chiÒu . Ur: Lµ ®iÖn ¸p ®ång bé, ®iÖn ¸p xoay chiÒu hoÆc biÕn thÓ cña nã, ®ång bé víi ®iÖn ¸p cña an«t-catèt cña Tiristo. HiÖu ®iÖn ¸p Ucm - Ur ®­îc ®­a vµo kh©u so s¸nh 1, lµm viÖc nh­ mét trig¬ lËt tr¹ng th¸i, ë ®Çu ra cña nã ta nhËn ®­îc mét chuçi xung d¹ng sin ch÷ nhËt . Kh©u 2 lµ ®iÖn ¸p hµi mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh . Kh©u 3 lµ kh©u khuÕch ®¹i xung. Kh©u 4 lµ biÕn ¸p xung . B»ng c¸ch t¸c ®éng vµo Ucm , cã thÓ diÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn, còng tøc lµ ®iÒu chØnh gãc µ. CÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn mét thyristor 2. HÖ thèng ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ chØnh l­u 2.1 . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn Trong viÖc ®iÒu khiÓn chØnh l­u th× viÖc t¹o thêi ®iÓm ®Ó ph¸t xung më Tiristor lµ mét kh©u rÊt quan träng. ViÖc ®iÒu khiÓn chØnh l­u th­êng sö dông hai nguyªn t¾c ®ã lµ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh vµ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ xung trong nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt lªn Tiristor. a . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos §iÖn ¸p ®ång bé US v­ît tr­íc ®iÖn ¸p UAK=Umsinwt cña Tiristor mét gãc b»ng p/2 vËy Us =Usm cos wt §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é theo hai chiÒu (d­¬ng vµ ©m ). NÕu ®Æt US vµo cæng ®¶o vµ Ucm vµo cæng kh«ng ®¶o cña mét kh©u so s¸nh th× ta sÏ nhËn ®­îc mét xung rÊt m¶nh ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh khi kh©u nµy lËt tr¹ng th¸i : Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos Usm cosa= Ucm . VËy khi Ucm= Usm th× a=0 Ucm =0 th× a =p/2 Ucm = -Usm th× a=p Nh­ vËy khi ®iÒu chØnh Ucm tõ gi¸ trÞ +Usm ®Õn -Usm th× ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc gãc a tõ 0¸p. b . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh §èi víi nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh th× t¹i thêi ®iÓm xuÊt hiÖn sù c©n b»ng gi÷a ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Ucm vµ ®iÖn ¸p tùa (còng chÝnh lµ ®iÖn ¸p ®ång bé trïng pha víi ®iÖn ¸p ®Æt lªn A-K cña Tiristor vµ th­êng ®Æt vµo ®Çu ®¶o bé so s¸nh. Th«ng th­êng ®iÖn ¸p tùa th­êng cã d¹ng r¨ng c­a. Nh­ vËy b»ng c¸ch biÕn ®æi Ucm ng­êi ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra theo ®å thÞ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh Ta x¸c ®Þnh gãc ®iÒu khiÓn a theo ph­¬ng tr×nh : Víi a :gãc më cña Tiristor U®k :®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Usm :®iÖn ¸p ®ång bé cùc ®¹i Th«ng th­êng ng­êi ta th­êng lÊy Ucm max =Usm NhËn thÊy r»ng gãc a lµ mét hµm tuyÕn tÝnh cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Ucm.VËy ta cã thÓ ®iÒu khiÓn gãc a th«ng qua ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p mét chiÒu 2.2 . Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn mét hÖ thèng chØnh l­u ®iÒu khiÓn ba pha ®èi xøng Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn chØnh l­u cÇu 3 pha ®èi xøng gåm 6 kªnh. Mét m¸y biÕn ¸p ®ång bé 6 pha vµ mét nguån ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Ucm chung cho c¶ 6 kªnh. CÊu tróc cña mçi kªnh gÇn gièng nh­ cÊu tróc ®iÒu khiÓn mét Tiristor .Yªu cÇu ®èi víi s¬ ®å lµ ph¶i ®¶m b¶o lu«n lu«n cã thÓ më hai thyristor, mét ë nhãm catot chung vµ mét ë nhãm Anot chung. Cã nh­ thÕ míi khëi ®éng ®­îc thiÕt bÞ chØnh l­u vµ ®¶m b¶o ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ khi lµm viÖc ë chÕ ®é dßng t¶i gi¸n ®o¹n. ChÝnh v× vËy mµ s¬ ®å cã sö dông 6 cæng “OR” vµ sù tæ hîp cña c¸c tÝn hiÖu logic . Vi m¹ch TCA780 Vi m¹ch TCA780 lµ mét vi m¹ch phøc hîp thùc hiÖn ®­îc 4 chøc n¨ng cña mét m¹ch ®iÒu khiÓn : “tÒ ®Çu” ®iÖn ¸p ®ång bé, t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®ång bé, so s¸nh vµ t¹o xung ra. TCA 780 do h·ng Siemens chÕ t¹o cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc gãc a tõ ¸ 1800 . Vi m¹ch TCA 780 Th«ng sè chñ yÕu cña TCA780 lµ : §iÖn ¸p nguån nu«i : US = 18 v. Dßng ®iÖn tiªu thô : IS = 10mA. Dßng ®iÖn ra : I = 50mA. §iÖn ¸p r¨ng c­a : Ur.max = ( US – 2 ) v. §iÖn trë trong m¹ch t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a : R9 = ( 20 ¸ 500 ) kW §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn : U11 = - 0,5 ¸ ( US – 2 ) v. Dßng ®iÖn ®ång bé : IS = 200mA. Tô ®iÖn : C10 = 0,5mF. TÇn sè xung ra : f = ( 10 ¸ 500 ) Hz. Theo h×nh vÏ th× ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p t¹i ch©n 11 sÏ thay ®æi ®­îc thêi ®iÓm ph¸t xung ra t¹i ch©n 14 vµ ch©n 15 . MÆt kh¸c chØ cÇn mét d¹ng sãng h×nh sin ®Æt vµo ch©n 5 th× ta cã thÓ ph¸t ra xung t¹i hai thêi ®iÓm a vµ p + a Do ®ã khi chØ cÇn mét vi m¹ch th× ta cã thÓ më ®­îc hai van. H¬n thÕ n÷a, biÕn ¸p ®Çu vµo sÏ kh«ng cÇn tíi 6 pha mµ biÕn ¸p ®ång bé chØ cÇn 3 pha ®ång bé víi 3 pha cña ®iÖn ¸p nguån . Bé ph¸t xung chïm §Ó t¹o ®iÒu kiÖn më ch¾c ch¾n cho c¸c Tiristo ng­êi ta sö dông bé ph¸t xung chïm. Bé ph¸t xung chïm ®­îc ®­a vµo kÕt hîp ph¸t xung phèi hîp víi xung ®iÒu khiÓn më Tiristo. Khi ®ã xung ®­a vµo cùc ®iÒu khiÓn Tiristo lµ xung chïm. Bé ph¸t xung chïm ®­îc thùc hiÖn th«ng qua 2 cæng “NOT” vµ bé dao ®éng RC ®­îc ®Êu nh­ trªn h×nh vÏ 5.12. TÇn sè bé ph¸t xung chïm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : f= Khi thay ®æi gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R th× ta cã thÓ thay ®æi tÇn sè f cña xung ®Çu ra. §Ó l¾p r¸p ta dïng hai cæng “NOT” cña vi m¹ch Cmos 4069, nguån cÊp 3¸15 (v) M¹ch ph¸t xung chïm S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u q q q §å thÞ ®iÖn ¸p ®ång bé vµ ®iÖn ¸p trªn c¸c van ch­¬ng 6 m« pháng hÖ trong Simulink S¬ ®å hÖ thèng trong Simulink 2 . ®å thÞ tèc ®é 3 . ®å thÞ dßng ®iÖn

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế hệ thống truyền động cho cân bằng định lượng.doc