Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động Van - Động cơ của máy bào giường

10. Trong ®ã (-gn) lµ tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc tèc ®é ®­îc lÊy qua m¹ch phÇn øng cña m¸y ph¸t tèc (FT) 1 chiÒu. M¹ch sö dông c¸c vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n IC1, IC2, IC3, kÕt hîp c¸c ®i èt, ®iÖn trë chøc n¨ng t¹o thµnh c¸c kh©u khuÕch ®¹i. Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch vßng tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é: CI1 CI2 CI3 - - - + + + R2 R1 Uc® gn D1 D2 D3 +ucc -ucc -ucc -ucc +ucc +ucc D4 R4 R8 D5 D6 R7 R6 R5 R3 H×nh III-10 TÝn hiÖu ®Æt (uc®) kÕt hîp víi tÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é (-gn) ®­a tíi ®Êu vµo ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n IC1. ë chÕ ®é x¸c lËp th× uc® vµ gn lu«n ng­îc cùc tÝnh. Khi lµm viÖc víi chiÒu quay thuËn th× IC1 kÕt hîp víi IC2 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i cßn ë chiÒu quay ng­îc th× IC1 kÕt hîp víi IC3 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i. §èi víi chiÒu quay thu©n cña ®éng c¬ (uc® >0) , th× tÝn hiÖu ®Çu ra IC1 lµ urIC1 = - k1(uc® - gn) vµ víi chiÒu quay ng­îc (uc® < 0 ), tÝn hiÖu ®Çu ra cña IC1 lµ urIC1 = - k1(-uc® - gn). TÝn hiÖu ra cña IC1 lµ tÝn hiÖu vµo cña IC2 hoÆc IC3. Ngoµi ra tÝn hiÖu ë ®©y (u'c® = un) ®­îc ®­a tíi m¹ch khèng chÕ logic vµ t¹o trÔ tÝn hiÖu. C¸c ®i èt D3 vµ D4 cã t¸c dông ®Ó khèng chÕ sù lµm viÖc kh«ng ®ång thêi cña IC2 vµ IC3. ë chiÒu quay thuËn uc® > 0, khèng chÕ sao cho uc®- gn >0 dÉn ®Õn un1 0) nªn th«ng m¹ch qua D4 tíi ®Çu vµo IC3.C¸c khuÕch ®¹i thuËt to¸n IC2 vµ IC3 cïng cã thÓ cã hÖ sè khuÕch ®¹i b»ng k2 nªn ta cã ®iÖn ¸p ra cña m¹ch tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é cã gi¸ sè phô thuéc vµo c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i: k1, k2. urn = -k1.(-k2).(uc® - gn) ®èi víi chiÒu quay thuËn. urn =-k1 .k2.(-uc® - gn) ®èi víi chiÒu quay ng­îc. Nh­ vËy ®èi víi m¹ch thiÕt kÕ nh­ trªn ta cã urn >0 trong c¶ 2 chiÒu quay thuËn vµ ng­îc, nã sÏ ®­îc tæng hîp víi tÝn hiÖu ph¶n hßi ©m dßng cã ng¾t ®Ó lÊy ra tÝn hiªu ®iÒu khiÓn. b) M¹ch vßng tù ®éng h¹n chÕ dßng ®iÖn cã ng¾t: R12 R13 R11 R9 R10 • IC4 • • • • -ucc D7 +ucc -um bI H×nh III-11 Sö dông m¹ch vßng nµy cã t¸c dông ®Ó h¹n chÕ sù gia t¨ng lín qu¸ møc cho phÐp cña dßng ®iÖn m¹ch phÇn øng ®éng c¬. NÕu nh­ kh«ng cã m¹ch vßng ph¶n håi dßng ®iÖn nµy th× dÔ dÉn ®Õn háng hãc ®éng c¬ vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn khi s¶y ra c¸c sù cè nh­ ng¾n m¹ch, qua dßng t¨ng do ®éng c¬ bÞ qu¸ t¶i khi lµm viÖc .. . Víi m¹ch vßng ph¶n håi nµy th× nÕu dßng ®iÖn t¨ng lín h¬n møc ®Æt nµo ®ã th× nã sÏ t¸c ®éng lµm gi¶m nhanh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (u®k) ®Ó t¸c ®éng ®Õn c¸c bé chØnh l­u ®Ó lµm gi¶m nhanh dßng chØnh lu­. S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch vßng tù ®«ng h¹n chÕ dßng ®iÖn cã ng¾t nh­ h×nh III-11 Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch vßng tù ®«ng h¹n chÕ dßng ®iÖn cã ng¾t: TÝn hiÖu ph¶n hßi ©m dßng ®iÖn(bI) ®­îc lÊy ra th«ng qua m¸y biÕn dßng (TI) råi chuyÓn ra d¹ng t­¬ng ®­¬ng lµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu th«ng qua mach chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn cÇu 3 pha. LÊy ra trÞ sè bI > 0 ®em so s¸nh víi mét l­îng ®Æt (-um). HiÖu sè ®iÖn ¸p Du= bI-um lµ tÝn hiÖu ®Çu vµo ®¶o cña khuÕch ®ai thuËt to¸n IC4. KhuÕch ®¹i thuËt to¸n IC4 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i. TÝn hiÖu ®Çu ra cña IC4 ®­îc tæng hîp víi tÝn hiÖu ra cña m¹ch vßng tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é qua ®i èt D7 m¾c nh­ h×nh vÏ cã t¸c dông ng¨n kh«ng cho kh©u ng¾t dßng tham gia vµo m¹ch khi dßng ®iÖn gi¶m nhá (Du 0 ). Nh­ vËy m¹ch vßng nµy chØ cã t¸c dông ®Ó h¹n chÕ sî t¨ng qu¸ møc cña dßng ®iÖn chìng kh«ng cã t¸c dông vµo m¹ch khi hÖ thèng lµm æn ®Þnh. c) Nguyªn lý tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn. - S¬ ®å nguyªn lý m¹ch khuÕch ®¹i trung gian H×nh III-13 XÐt cho mét chiÒu quay cña ®éng c¬ (gi¶ sö chiÒu quay thuËn) cßn tr­êng hîp øng víi chiÌu quay ng­îc cña ®éng c¬ ®­îc suy ra t­¬ng tù. * Kh¶o s¸t ë chÕ ®é x¸c lËp. Gi¶ së ®éng c¬ ®ang lµm viÖc æn ®Þnh ë 1 tèc ®é nµo ®ã t­¬ng øng víi ®iÖn ¸p chñ ®¹o: uc® = u® nµo ®ã. + NÕu v× lý do nµo ®ã tèc ®é cña ®éng c¬ t¨ng (n­) lµm cho l­îng ph¶n håi gn t¨ng, dÉn ®Õn l­îng (u® - gn) gi¶m lµm cho urn gi¶m, cã nghÜa lµ lµm cho ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (u®k) gi¶m t¸c ®éng t¸c ®éng vµo kh©u so s¸nh kÐo theo gãc ®iÒu khiÓn a t¨ng. KÕt qu¶ lµ ud = ud0.cosa gi¶m do ®ã tèc ®é cña ®éng c¬ ®­îc gi¶m xuèng ®Õn gi¸ trÞ æn ®Þnh ban ®Çu. + NÕu v× lý do nµo ®ã tèc ®é cña ®éng c¬ gi¶m xuèng (n¯), lµm cho l­îng ph¶n håi gn t¨ng, dÉn ®Õn l­îng (u®- gn) t¨ng, nªn urn t¨ng, kÐo theo ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (u®k) t¸c ®éng vµo kh©u so s¸nh t¨ng nªn a gi¶m. KÕt qu¶ lµ ud = ud0.cosa t¨ng do ®ã tèc ®é cña ®éng t¨ng lªn ®Õn tèc ®é æn ®Þnh ®· ®Æt. VËy ë chÕ ®é x¸c lËp cña hÖ thèng cña hÖ thèng th× m¹ch vßng tù ®éng æn ®Þnh tèc ®é cña hÖ thèng cã t¸c dông gi÷ æn ®Þnh tèc ®é cho ®éng c¬ ë mét gi¸ trÞ ®Æt nµo ®ã. Cßn ®èi víi m¹ch vßng tù ®éng h¹n chÕ dßng ®iÖn cã t¸c ®éng cßn phô thuéc vµo trÞ sè dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬. * Kh¶o s¸t ë chÕ ®é thay ®æi tèc ®é. Gi¶ sö xÐt qu¸ tr×nh khëi ®éng ®éng c¬. do cã sù thay ®æi nhanh cña ®iÖn ¸p chñ ®¹o (uc®) mµ gn th× ch­a kÞp thay ®æi theo do qu¸n tÝnh c¬ lín, nªn sai lÖch ®Çu vµo cña m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é (u®-gn) lín, ®iÓm lµm viÖc cña kh©u tù ®éng ®iÒu chØnh tèc ®ä ë s©u trong vïng b·o hoµ nªn trÞ sè urn lín nhÊt. Còng ®ång thêi lóc nµy dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ rÊt lín, nã t¸c ®éng vµo m¹ch vßng h¹n chÕ dßng. u®k= urnmax-b (I­-Ing) ChÝnh v× nhê cã m¹ch vßng h¹n chÕ dßng nµy mµ dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ ®­îc gh×m ë mét gi¸ trÞ giíi h¹n. V× khi dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ cµng t¨ng m¹nh th× theo biÓu thøc trªn udk cµng gi¶m lµm cho gãc ®iÒu khiÓn a cµng t¨ng do ®ã ®iÖn ¸p chØnh l­u gi¶m, dßng ®iÖn phÇn øng gi¶m. d) M¹ch lÊy c¸c tÝn hiÖu ph¶n håi vµ tÝn hiÖu chñ ®¹o * TÝn hiÖu ph¶n håi dßng ®iÖn (bI) ®­îc lÊy th«ng qua m¸y biÕn dßng (TI) hîp víi bé biÕn ®æi cÇu 3 pha dïng ®i èt. h×nh III-12 • • TI • IC bI • • • • D1¸D6 • • IA IB ia ic ib H×nh III-12 Khi 1 trong bé biÕn ®æi lµm viÖc th× tÝn hiÖu dßng IA, IB, IC sÏ c¶m øng sang cuén d©y cña m¸y biÕn dßng (TI) mét søc ®iÑn ®éng vµ sinh ra c¸c dßng iA, iB, iC. TÝn hiÖu ®iÖn ¸p trªn cuén d©y cña m¸y biÕn dßng ®­îc chØnh l­u ra d¹ng 1 chiÒu qua s¬ ®å cÇu chØnh l­u 3 pha dïng ®i èt (D1¸ D6=). Dßng ®iÖn mét chiÒu chØnh l­u khÐp m¹ch qua RI g©y ra sôt ¸p trªn RI. Nh­ vËy tÝn hiÖu ®iÖn bI lµ d¹ng ®iÖn ¸p cã trÞ sè tû lÖ víi tÝn hiÖu dßng ®iÖn cña l­íi ®iÖn cung cÊp cho bé chØnh l­u, còng t­¬ng øng tû lÖ víi dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬. * TÝn hiÖu ph¶n håi ©m tèc ®é (gn) ®­îc lÊy th«ng qua m¸y ph¸t tèc (FT) nèi cøng trôc víi ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu cÇn æn ®Þnh tèc ®é. M¸y ph¸t tèc ®­îc sö dông lµ m¸y phat tèc 1 chiÒu, cã tèc ®é quay ®Þnh møc b»ng tèc ®é ®Þnh møc ®éng c¬ (n®m= 795 (v/p)) FT gn w M¸y ph¸t tèc (FT) ®­îc g¾n cøng trôc víi trôc ®éng c¬, nªn tû sè truyÒn i=1 vµ chiÒu quay cña ®éng c¬ còng lµ chiÒu quay ph¸t tèc, khi ®¶o chiÒu quay th× m¸y ph¸t tèc còng ®¶o chiÒu quay. Khi ®éng c¬ § quay th× roto cña m¸y ph¸t tèc quay theo, phÝa stato cña nã sÏ c¶m øng 1 søc ®iÖn ®«ng vµ sinh ra dßng ®iÖn khÐp m¹ch qua cùc gãp, chæi than vµ ®iÖn trë Rn g©y sôt ¸p trªn Rn. Nh­ vËy tÝn hiÖu gn lµ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tû lÖ víi tèc ®é quay cña m¸y ph¸t tèc, còng lµ tû lÖ víi tèc ®é quay cña ®éng c¬ §. * TÝn hiÖu ®iÖn ¸p chñ ®¹o ®­îc lÊy tõ bé chØnh l­u biÕn ®æi ®iÖn xoay chiÒu thµnh nguån 1 chiÒu. Bé biÕn ®æi ®­îc sö dung lµ s¬ ®å chØnh l­u cÇu 1 pha dïng ®i èt nh­ h×nh III-13 PhÇn tö £ lµ vi m¹ch æn ¸p cã t¸c dông ®Ó t¹o ra nguån 1 chiÒu cã trÞ sè kh«ng ®æi, æn ®Þnh ë mét møc ®iÖn ¸p nµo ®ã. §¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o b»ng c¸ch ®­a qua cæng IC, IC1 ®Î phôc vô cho qóa tr×nh ®éng c¬ quay thuËn. TÝn hiÖu ®Çu ra IC1 lµ u® >0. IC2 ®Ó phôc vô cho qu¸ tr×nh ®éng c¬ quay chiÒu ng­îc. TÝn hiÖu ®Çu ra IC2 lµ u® < 0. Nh­ vËy sö dông 2 phÇn tö khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ IC2 ®Ó ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o cung cÊp m¹ch khuÕch ®¹i trung gian, phôc vô cho viÖc ®¶o chiÒu quay cho ®éng c¬. Ngoµi ra c¸c khuÕch ®¹i thuËt to¸n nµy ®­îc sö dông mét m¹ch ®Êu vµo, gióp cho hÖ thèng linh ho¹t h¬n. • • • • • • • • • ~ BA1 220 v H×nh III-13 D1 D3 D2 D4 R1 C1 C2 Rc R2 R3 R4 T - N - + + IC1 IC2 -Vcc -Vcc +Vcc phÇn IV tÝnh chän thiÕt bÞ §Æt vÊn ®Ò: ViÖc tÝnh chän c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ph¶i dùa trªn c¬ së yªu cÇu cña t¶i vµ ph­¬ng ph¸p truyÒn ®éng, dùa vµo yªu cÊu tróc cña s­ ®å chØnh l­u. TÝnh chän thiÕt bÞ ®iÖn lµ vÊn ®Ò cÇn thiÕt vµ quan träng, quyÕt ®Þnh ®Õn viÖc ®­a s¬ ®å thiÕt kÕ cã ý nghÜa trong thùc tÕ. HÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn m¸y bµo gi­êng lµm viÖc cã ®¶o chiÒu liªn tôc dïng hai bé biÕn ®æi cÇu ba pha ®èi xøng m¾c song song ng­îc. §Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu cña hÖ thèng, ph¶i chän c¸c thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn, sao cho c¸c thiÕt bÞ lµm viÖc tin cÊy ch¾c ch¾n. ViÖc chän ®óng thiÕt bÞ ®iÖn th× hÖ thèng míi cã hiÖu suÊt lµm viÖc cao, an toµn, tin cËy vµ gi¶m ®­îc nhiÒu háng hãc. Ngoµi ra viÖc tÝnh chän thiÕt bÞ ®iÖn cÇn ph¶i quan t©m ®Õn chØ tiªu kinh tÕ. HÖ thèng ph¶i gän nhÑ, ®¬n gi¶n, dÔ söa ch÷a. II. TÝnh chän thiÕt bÞ m¹ch ®éng lùc: 1. §éng c¬ ®iÖn: Dùa vµo c«ng nghÖ c¾t gät, m«men c¾t gät lín nhÊt, chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬. §éng c¬ truyÒn ®éng cho m¸y bµo gi­êng ®­îc chän víi c¸c th«ng sè sau. - C«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬: P®m=75 (KW). - §iÖn ¸p ®Þmh møc m¹ch phÇn øng: U®m= 330 (V). - Dßng ®iÖn ®Þnh møc m¹ch phÇn øng: I®m=38,2 (A). - Tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬: n®m=795 (v/p). - Tèc ®é lín nhÊt cña ®éng c¬ : nmax=1000 (v/p). - GD2 =5,75 kg/m3. - HiÖu suÊt: h = 76,7%. - §iÖn trë cuén d©y phÇn øng: R­ = 0,0027 (W). - §iÖn trë cuén kh¸ng (nèi tiÕp): Rb = 0,0101 (W ). - §iÖn c¶m cuén d©y phÇn øng : L­ = 6,534 (mH). - Sè m¹ch nh¸nh song song: aa = 4. - §iÖn c¶m cuén d©y kÝch tõ: LK =23,66 (H). - §iÖn trë cuén d©y kÝch tõ: RK = 25,46 (W). - §iÖn ¸p kÝch tõ ®Þnh møc: Ukt®m = 1,66 (KW). - Dßng ®iÖn kÝch tõ ®Þng møc: Ikt®m = 7,54 (A). 2. TÝnh chän c¸c Tiristor m¹ch cung cÊp ®iÖn ¸p phÇn øng: Tiristor lµ thiÕt bÞ b¸n dÉn ®Ó biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu thµnh nguån ®iÖn 1 chiÒu cung cÊp cho ®éng c¬ 1 chiÒu kÝch tõ ®éng lËp. ViÖc chän c¸c Tiristor ph¶i dùa vµo vµo s¬ ®å chØnh l­u. Muèn cã c¸c van chØnh l­u lµm viÖc tin cËy vµ an toµn l©u dµi, th× cÇn ph¶i chän c¸c van chÞu ®­îc trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc nÆng nÒ nhÊt, c¶ khi phô t¶i thay ®æi vÉn ®¶m b¶o ®é tin cËy, chÝnh x¸c, cô thÓ lµ khi ®iÖn ¸p chØnh l­u lín nhÊt øng víi gãc ®iÒu khiÓn a = amin . §iÒu kiÖn chän c¸c Tiristor nh­ sau: [Ung] ³ Kung . Ungmax [Itb] ³ K®t .It Trong ®ã K®t : HÖ sè dù tr÷ dßng ®iªn qua van, th­êng K®t =1,8¸2 chän K®t = 1,9. Kung: Gias trÞ ®iÖn ¸p ngøng th­êng Kung =1,2 ¸ 1,5 chän Kung = 1,4. Ungmax: gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­ùc lín nhÊt ®Æt vµo m¹ch c¸c cùc K-A cña van IT: Gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña dßng ®iÖn trung b×nh qua van ®èi víi s¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha. Ungmax =.U2 IT = I+Itbttv =I/m Trong ®ã m: sè pha nguån (m=3) U2: TrÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®éng lùc. Id:Dßng ®iÖn ch¹y qua ®éng c¬ do bé chØnh l­u cung cÊp (lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn t¶i). Ta cã gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p chØnh l­u, ®èi víi s¬ ®å chØnh l­u cÊu 3 pha ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc. cosa = §Ó tÝnh U2 ta lÊy gi¸ trÞ cùc ®¹i cña ®iªÖn¸p chØnh l­u. Trong ®ã gÝa trÞ ®iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p (U2) c©Çn p¶i quan t©m ®Õn c¸ hÖ sè. - HÖ sè xÐt ®Õn kh¶ n¨ng sôt ¸p cña ®iÖn ¸p l­íi, th­êng lÊy Ku=1,01 - HÖ sè xÐt ®Õn kh¶ n¨ng sôt ¸p trªn ®iÖn trë MBA vµn trªn c¸c van (Kr), th­êng lÊy Kr= 1,05 Ungmax=.U2 =.150 =376,42 (V) Tõ ®ã ta cã ®iÒu kiÖn chän van Ungmax. Kung= 1,4.376,42 =514,39(V) TÝnh dßng ®iÖn chØnh l­u theo dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬. Id = I®m = 38,2 (A) Tõ ®ã tÝnh ®­îc : KdT .IT = 12,73.1,9 = 24 (A) Nh­ vËy c¨n cø vµo c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®­îc vµ ®iÒu kiÖn ®Ó chän Tiristor tra s¸ch ®iÖn tö c«ng suÊt lín.Tiristor do liªn x« chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè sau. M· hiÖu I (A) Ungmax (KV) DU (V) tkh (m ) I®k (A) U®k (V) di/dt (A/m s) di/dt (V/m s) T-150 150 0,05¸ 1 0,75 200 0,3 7 10 200 3. TÝnh chän cuén kh¸ng san b»ng: Cuén kh¸ng san b»ng chÝnh lµ cuén KH, nã ®­îc nèi gi÷a nguån chØnh l­u vµ ®éng c¬. Chøc n¨ng ®Ó san b»ng c¸c xung ¸p chØnh l­u ®Õn møc ®é nµo ®ã do phô t¶i yªu cÇu. Ngoµi ra lµm suy gi¶m m¹ch dßng ®iÖn cã tÇn sè cao. ChØ tiªu cña bé läc san b»ng (Ksb). V× sãng hoµi bËc cao th× biªn ®é nhá (bËc cµng cao th× biªn ®é cµng nhá), nªn ®èi víi chØnh l­u ng­êi ta chØ xÐt ®Õn läc sãng c¬ b¶n. HÖ sè san b»ng (Ksb) ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc Trong ®ã: Kv hÖ sè xung ë ®Çu vµo. Gi¸ trÞ cña Kv phô thuéc vµo sè ®åi chØnh l­u. U1mv: Biªn ®é sãng c¬ b¶n cña ®iÖn ¸p chØnh l­u, ®Çu vµo bé läc. U®v: §iÖn ¸p 1 chiÒu ë ®Çu ra cña thiÕt bÞ chØnh l­u. mx: Sè xung ¸p cña ®iÖn ¸p chØnh l­u trong mét chu kú cña ®iÖn ¸p nguån xuay chiÒu. Tra b¶ng B2-1/86 (§TCSL) víi chØnh l­u cÇu 3 pha mx = 6 Ku = 0,057 Nh­ vËy Ku = 5,7% ®èi víi chØnh l­u cÇu 3 pha Kr: HÖ sè xung ë ®Çu ra bé läc. Gi¸ trÞ cña Kr do yªu cÇu cña phô t¶i quyÕt ®Þnh U1mr: Biªn ®é lín nhÊt cña xung ¸p sãng c¬ b¶n ë ®Çu ra bé läc. Ud: §iÖn ¸p mét chiÒu trªn t¶i. Tra b¶ng B2-2/87 (§TCSL), víi t¶i c¶m kh¸ng chØnh l­u cÇu 3 pha (m¸y biÕn ¸p ®Êu Y/Y) ®­îc Kr =2,5 Gi¸ trÞ ®iÖn c¶m cña cuén kh¸ng läc. TÝnh cuén kh¸ng: chän lâi thÐp cuén kh¸ng h×nh ch÷ E. chiÒu réng trôc gi÷a cña lâi thÐp: . Ph­¬ng ph¸p tÝnh lâi thÐp kh«ng theo kÝch th­íc chuÈn, ta nªn d­a vµo c¸c hÖ sè phó. m = h/a, n = c/a, k = b/a Trong ®ã h: ChiÒu cao cña lâi thÐp c: ChiÒu réng cña lâi thÐp d: ChiÒu dµy cña lâi thÐp Theo kinh nghiÖp ®èi víi lâi thÐp h×nh ch÷ E th× tèt nhÊt nªn chän c¸c hÖ sè cã gi¸ trÞ m = 2,5, n = 0,5, k = 1 ¸ 1,5. Chän k =1,3 VËy ®­îc h= m.a = 2,5 .5,08 = 12,7 (cm) c= n.a = 0,5 .5,08 =2,54(cm) ` b= n.a =1,3.5,08 = 6,6(cm) TiÕt diÖn trô gi÷a lâi thÐp a = b.a = k.a2 =1,3.5,082 =33,55(cm2) = 34(cm2) l = 2(1+0,5+2,5).5,08 = 41,15(cm) HÖ sè phô ®Ó tÝnh sè vßng d©y cña cuén kh¸ng M = = Qua ®å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc gi÷a tõ thÈm (m) vµ chiÒu réng khe hë kh«ng khÝ lâi thÐp (% ) vµo hÖ sè phô (M) tra h×nh II -56/83.(§TCSL) ®­îc M = 62,% =1,9. ChiÒu dµi khe hë kh«ng khÝ: =2.0,05.Lkk%.l = 2. 0,05. 1,9. 41,15= 7,82 Sè vßng d©y quËn kh¸ng W =10. Chän mËt ®é dongfg ®iÖn d©y dÉn J = 4,5(A/mm) §­êng d©y quÊn cuén kh¸ng: KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy cöa sæ theo biÓu thøc VËy Kl®=0,34 <0,35 ;lµ hiÓn nhiªn ®óng. §iÒu kiÖn kiÓm tra ®· tho¶ m·n. §iÖn trë cuén kh¸ng läc ] 4. TÝnh chän R-C b¶o vÖ tiristor trong m¹ch ®énh lùc. M¹ch R-C m¾c song song v¬i Tiristor cã t¸c dông ®Ó b¶o vÖ qu¸ gia tèc du/dt cho c¸c tiristor khi x¶y ra qu¸ ®é trong m¹ch. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch khi chuyÓn m¹ch g©y nªn. NÕu ®iÖn ¸p thuËn ®Æt vµo c¸c cùc A-K cña tiristor t¨ng tr­ëng ®ét ngét víi tèc ®é lín h¬n møc ®iÖn ¸p cho phÐp du/dt, lµm cho Tiristor tù ®éng më mµ kh«ng cÇn ®iÒu khiÓn (ig = 0), ®©y lµ sù cè kh«ng mong muèn, cã 2 lo¹i nguyªn nh©n g©y nªn qu¸ ®iÖn ¸p: - Nguyªn nh©n néi t¹i (xÈy ra trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi cña c¸c van). §©y lµ sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong c¸c líp b¸n dÉn. - Nguyªn nh©n bªn ngoµi h­êng xÈy ra rÊt nhiÒu nh­ khi ®ãng c¾t kh«ng t¶i 1 m¸y biÐn ¸p trªn ®­êng d©y, khi cã xÐt ®¸nh.. . M¹ch R-C m¾c song song víi c¸c tiristor cã thÓ tr¸nh ®­îc hiÖn t­îng mµ kh«ng mong muèn nãi trªn vµ b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do nhiÒu nguyªn nh©n gay ra . Theo luËt ®ãng më th× ®iÖn ¸p ®ét biÕn t¨ng sÏ biÕn thiªn liªn tôc t¹i thêi ®iÓm x©y ra qu¸ ®é qua tô C, v× thÕ mµ khi cã tèc ®é t¨ng tr­ëng ®iÖn ¸p lèn vÉn d÷ ®­îc ®iÖn ¸p trªn An«t cña tiritor (so víi katot)kh«ng bÞ t¨ng ®ét ngét. TÝnh to¸n c¸c phÇn tö R-C. N¨ng l­îng tÝch luü trªn quËn c¶m Wk = .(L­ + Lkk).Ixm Trong ®ã IS lµ dßng ®iÖn gia tèc trong m¹ch th­êng lÊy theo dong t¶i, vËy ta cã: Ixm = I®m = 38,2 (A) ® Wk = .(6,53.10-3 + 0,01).38,22 = 12,039 (T) Tô C th­êng ®­îc chän theo c«ng thøc kinh nghiÖm. C ³ Trong ®ã Kw = Wc lµ n¨ng l­îng ph¶n kh¸ng trªn tô C, th­êng lÊy Kw = 0,4 C ³ (F) HiÖu qu¶ ng¨n chÆn sù cè cña m¹ch b¶o vÖ R-C ®­îc ®Æc tr­ng b»ng tû sè Theo kinh nghiÖm lµ tèt nhÊt Trong ®ã L=L­+LinhT 0,00653+ 0,001= 0,00753(H) tõ ®ã ta tÝnh ®­îc R=2.3=2.065=166.3(W) LÊy R=170(W) 5.TÝnh chän m¸y biÕn ¸p ®éng lùc M¸y biÕn ¸p ®éng lùc lµ thiÕt bÞ biÕn ®æi nguån ®iÖn xoay chiÒu tõ l­íi ®iÖn thµnh nguån ®iÖn xoay chiÒu phï hîp ®Ó cung cÊp cho c¸c bé biÕn ®æi. - C«ng suÊt MBA : V× lµ bé biÕn ®æi cÇu ba pha nªn S=1,05 x Pd=1,05 x Ud x Id=1,05 x 330 x 38,2=13,236(KVA) - Chän m¹ch tõ ba trô tiÕt diÖn mçi trô ®­îc tnhs theo c«ng thøc ninh nghiÖm sau: Q = K. Trong ®ã k = 4¸ 5 nÕu lµ m¸y biÕn ¸p dÇu k = 5¸ 6 nÕu lµ MBA nhß S = c«ng suÊt biÓu diÔn cña MBA f = tÇn sè nguån xoay chiÒu ë ®©y ta thiÕt kÕ víi MBA nhß vµ chän K=6 ta cã Q = 6.=56.40(cm2) Chän m¹ch tõ cã kÝch th­íc nh­ h×nh IV - 1 víi m¹ch tõ ®ã thiÕt diÖn cña mçi trô lµ 8.7,3= 60 cm2 TiÕt diÑn cã x lµ: 0,95.60 =57cm2.Trong ®ã 0,95 lµ hÖ sè Ðp chÆt cña lâi Chän t«n xi lÝch cã c«ng suÊt tæn thÊt 0,13.10-2 kw/1kg träng l­îng phÇn ®Çu trô lµ 3.7,5.8.32.7.10-3= 40,32kg -Träng l­îng phÇn g«ng lµ:2.7,5.8.7.44.10-3= 36,96 kg Chän mËt ®é tù c¶m b =1,1 Ta cã sè vßng cuén s¬ cÊp MBA lµ. vßng - §iÖn ¸p d©y thø cÊp lµ:U2=150.=260(v). - TØ sè MBA lµ : Kba = - sè vßng d©y thø cÊp lµ : - Chän mËt ®é dßng ®iÖn J= 3(A/mm2) - Dßng ®iÖn cuén s¬ cÊp lµ : (Do m¸y biÕn ¸p ®Êu Y/Y0) lªn t¹i mét thêi ®iÓm bao giê còng cã 1 pha cã dßng cßn hai pha kia cã dßng ). §­êng kÝnh cña d©y t­ø cÊp lµ V× ®­êng kÝnh qu¸ lín, kh«ng cã dßng tiªu nªn ta chon d©y cã tiÕt diÖn ch÷ nh©t S1 =12,7 mm2. ® KÝch thøc dßng cuén thø cÊp chän l¹i 3,2.4 =12,8 mm2. §­êng kÝnh d©y cuèn s¬ cÊp lµ Ta chän d©y ª may tiªu chuÈn cã líp c¸ch ®iÖn S =0,11 (mm). Nh­ vËy d©y cã ®­êng kÝnh d1= 2,83 (mm). §iÖn trë d©y quÊn Tong ®ã Kr: HÖ sè phô thuéc vµo s¬ ®å chØnh l­u vµ ®Æc ®iÓm cña t¶i, Tra b¶ng II-2 §TTCSL ta cã Kr =2,5 víi m¸y biÕn ¸p ®Êu Y/Y t¶i c¶m kh¸ng, s¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha. Sè trô cña m¸y biÕn ¸p: C = 3 (vßng). §iÖn kh¸ng t¶n cña m¸y biÕn ¸p. Trong ®ã Kn = 0,1.10-3 lµ hÖ sã phô thuéc vµo s¬ ®å chØnh l­u vµ ®Æc tÝnh phô thuéc t¶i tra b¶ng 22 §iÖn Tö C«ng SuÊt Lín. §iÖn ¸p t¶i trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p. DUv = Id.rBA = 38,2.0,133 = 5,1V. §iÖn ¸p lâi trªn ®iÖn kh¸ng t¶i cña m¸y biÕn ¸p. DUx = 2p.f.NBA.Id = 2.3,14.50.0,14.10-3.38,2 = 1,67V. VËy ®iÖn ¸p chØnh l­u khi ®Çy t¶i lµ Ud = Ud0 - SU. Trong ®ã SU = DUr + DUx + 2DUv + DUck = 5,1 + 1,67 + 1,5 + 38,2.0,133 = 13,35 V. Gi¶ sö chØnh l­u víi gãc ®iÒu khiÓn a = 0. Tæn thÊt trong lâi s¾t, tÝnh c¶ 15% tæn thÊt phô lµ: P = 10.1,15.0,133.(41,04+ 37,62).1,12 = 145,58 W HiÖu suÊt cña hÖ thèng. h = 6. Chän van chØnh l­u ë m¹ch kÝch tõ. §iÒu chän di«t còng t­¬ng tô nh­ chän tiristor. Ugv = 1,6.Ungmax; Itbv = 1,4.Itb; Itb = . §Ó tiÖn lîi lÊy Itbmax = Id. VËy Itbv ³ 1,4.7,54.10,55 ³ 111,429 A. V× chØnh l­u cÇu ba pha ta cã Ungmax = §iÖn ¸p ®­a vµo chØnh l­u lµ 380 V, §iÖn ¸p trung b×nh sau cÇu chØnh l­u lµ 220 V nªn gãc ®iÒu khiÓn amin ta cã. Ungmax = 1,4.380 = 537,401 V Ungv = 1,6.537,401 = 839,842 V. VËy chän di«t cã c¸c th«ng sè sau: M· hiÖu I(A) Ungmax(V) DU(V) In(mA) Tèc ®é kh«ng khÝ lµm m¸t(m/s) B - 25 25 100¸1000 0,75 3 3 7. Chän m¸y ph¸t tèc: M¸y ph¸t tèc lµ mét thiÕt bÞ nèi ®ång trôc víi ®éng c¬. Dïng ®Ó lÊy ph¶n håi ©m tèc ®é ®©y c¶ quan hÖ sè g. Chän m¸y ph¸t tèc víi c¸c th«ng sè sau. M· hiÖu nH(v/p) UH(V) IH(A) RH(W)_ T p - 4 1500 V 0,01 100 Tõ ®ã. . 8. TÝnh ®iÖn trë b·o hµo. Khi muèn dõng hÖ thèng, ta c¾t ®éng c¬ ra khái nguån ®iÖn, lóc nµy cã thÓ h·m ®éng c¬ b»ng ph­¬ng ph¸p h·m ®éng n¨ng dùa vµo m¹ch ®iÖn trë RH (gäi lµ ®iÖn trë h·m) toµn bé n¨ng l­îng m¹ch phÇn øng sÏ ®­îc khÐp m¹ch qua RH vµ tiªu t¸n trªn RH. Tuú theo gi¸ trÞ cña RH mµ thêi gian h·m nhanh hay chËm, khi ®ã quËn kÝch tõ vÉn ®­îc cÊp ®iÖn. T¹i thêi ®iÓm ban ®Çu h·m th× tèc ®é cña ®éng c¬ vÉn ®ang ë tèc ®é w vµ ta cã Ehd = K.f.whd = Ed = - U®m. Dßng ®iÖn h·m ban ®Çu lµ: Ihd = NÕu RH cµng nhá th× ®Æc tÝnh cµng cøng m« men h·m cµng lín nÕu thêi gian h·m cµng nhah, tuy nhiªn qua nghiªn cøu thùc tÕ th× cÇn ph¶i h¹n chÕ sao cho dßng h·m ban ®Çu n»m trong giíi h¹n hco phÐp: Ih® £ (2 ¸ 2,5)I®m chän Ih® = 2,3I®m. vËy 2,3.38,2 = Vµ chän RH = 4 W 9.TÝnh chän ¸pt«m¸t. ¸pt«m¸t (AB) ®­îc sö dông ®Ó b¶o vÖ sù cè nh¾n m¹ch hoÆc qu¸ t¶i cã thÓ sÈy ra trªn c¸c ®­êng d©y cung cÊp ®iÖn chän c¸c bé biÕn ®æi vµ c¸c ®Çu vµo cña m¸y biÕn ¸p. Ngoµi ra ¸pt«m¸t cßn ®­îc sö dông nh­ mét thiÕt bÞ ®ãng c¾t nguån hco hÖ thèng: §iÒu kiÖn chän U®mA ³ U®m m¹ng . I®mA ³ Ilvmax. Imax ³ Ixk . Tõ kÕt qu¶ tÝnh ë trªn ta chän ®­îc ¸pt«m¸t cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: KiÓu Dßng ®Þnh møc I®m(A) §iÖn ¸p U®m(V) Dßng ®iÖn t¸c ®éng tøc thêi (A) Dßng ®Þnh møc cñamèc b¶o vÖ Sù cè A3114/1 60 500 250 25 3 10. TÝnh to¸n m¹ch phÇn øng. §iÖn trë m¹ch phÇn øng: RS = a .(R­ + Rkh..Rtx) a: Lµ hÖ sè trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc 250C vµ 750C a = 1,2 Rtx: §iÖn trë tiÕp xóc, th­êng lÊy DUtx = 2,7 (V). Þ Rtx = R­ ; RKH: §iÖn trë phÇn øng ®én c¬ vµ ®iÖn trë cuËn kh¸ng läc RS = 1,2.(0,0227 + 0,01 + 0,071) = 0,124 (W). - §iÖn c¶m m¹ch phÇn øng: LS = L­ + LKH = 6,534 + 10 = 16,534 (mH) = 0,017 (H). III. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn vµ khuÕch ®¹i trung gian: 1. TÝnh to¸n m¹ch khuÕch ®¹i trung gian: *. Ta cã s¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng nh­ sau: V× kh¶o s¸t ë chÕ ®é tÜnh nªn bá qua ¶nh h­ëng cña c¸c h»ng sè thêi gian mµ chØ quan t©m ®Õn ¶nh h­ëng cña c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i. Trong ®ã: U®: TÝn hiÑu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é Ky: HÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian Kp : HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi K : HÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬ KI: HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn g : HÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é I­.RS : NhiÔu lo¹n cña phô t¶i Ing: TÝn hiÖu dßng ®iÖn ng¾t Ph­¬ng tr×nh hÖ thèng. Ud = [(U® - gn).Ky - (I­ - Ing).KI].Kp n = . Þ Ud = . KÕt hîp hai biÓu thøc trªn ta ®­îc: n = . Khi hÖ thèng ®ang lµm viÖc æn ®Þnh th× chØ cã kh©u ph¶n håi am tèc ®é tham gia t¸c ®éng cßn kh©u ph¶n håi ©m dßng ®iÖn kh«ng t¸c ®éng. Khi ®ã KI = 1(DI) = 0. VËy n = . §Æt K = Ky.Kp .K lµ hÖ sè yªu cÇu cña hÖ thèng. HÖ sè nµy x¸c ®Þnh theo ®« sôt tèc ®é trªn ®­êng ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt. V× sai lÑch tèc ®é ë ®­êng nµy lµ lín nhÊt. (1) Víi n0max, n0min : Tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng øng víi ®Æc tÝnh cao nhÊt vµ thÊp nhÊt. Víi yªu cÇu d¶i ®iÒu chØnh D = 30 sai lÖch tÝnh St £ 5% ta ®­îc Dn = St.n0min = St. n0min/D (2) mÆt kh¸c. Thay (2) ®­îc Dn MÆt kh¸c theo (1) (4) C©n b»ng (3) vµ (4) ta ®­îc (5) g: HÖ sè ph¶n håi ©m tèc ®é g = 0,0033 RS : Tæng ®iÖn trë m¹ch phÇn øng RS = 0,124. I­: TrÞ sè dßng ®iÖn trªn t¶i, TÝnh theo dßng ®Þnh møc ®éng c¬ I­=38,2 kd: HÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬. *TÝnh * TÝnh Kp : §Ó tÝnh hÖ sè khuÕch ddaijcuar bé biÕn ®æi (Kp ) ta x©y dùng ®Æc tÝnh biÓu diÔn quan hÖ ud=f(u®k) sau ®ã tuyÕn tÝnh ho¸ ®Æc tÝnh nµy ra ®Æc tÝnh hÖ sè gãc cña ®o¹n ®Æc tÝnh ®ã.HÖ sè cña ®o¹n ®Æc tÝnh c¬ lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi Kp =tgj = Quan hÖ Ud=f(U®k) xuÊt ph¸t tõ hai quan hÖ: Ud=f(a) vµ a= f(U®k) * X©y dùng quan hÖ Ud=f(a): coi hÖ thèng lµm viÖc ë chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc Ud=U®0.cosa Trong ®ã: U®0=351(v) lµ ®iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng t¶i cña bé biÕn ®æi a lµ gãc ®iÒu khiÓn.Cho a biÕn thiªn tõ a =(0¸ p/2) ta ®­îc c¸c trÞ sè Ud lËp thµnh b¶ng sau: a 0 p/12 p/4 p/3 p/12 p/2 Ud 351 338,7 303,97 248,2 175,5 0 *X©y dùng quan hÖ p=f(U®k) Khi thay ®æi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (U®k) th× gi¸ trÞ gãc ®iÒu khiÓn a còng thay ®æi theo.øng víi mçi (U®k) kh¸c nhau ta nhËn ®­îc c¸c gi¸ trÞ cña a .C¨n cø vµo ®å thÞ cña U®k vµ ®iÖn ¸p tùa Urc,thÊy gãc a biÕn ®æi theo U®k víi quy luËt sau: a = . MÆt kh¸c víi vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n th× tÝn hiÖu lµ Urmax= ±14 nªn biªn ®é cùc ®¹i cña Urc lµ Urcmax=14v.Song khi thùc hiÖn so s¸nh th× Urc ®­îc dÞch ®i sao cho Urc=0 khi a =p/2,nghÜa lµ ta chØ sö dông nöa biªn ®é cùc ®¹i cña UrcÞ U®k= cho a biÕn thiªn tõ a =(0¸p/2) ta ®­îc c¸c trÞ sè U®k lËp thµnh b¶ng a 0 p/12 p/8 p/6 p/4 6p/13 5p/12 p/2 Uddk(v) 7 5,83 5,25 4,17 3,5 2,33 1,17 0 Þ Quan hÖ Ud=f(U®k) Ud(v) 351 338,7 303,97 288,2 17,55 103,6 0 Udk(v) 7 5,83 4,67 3,5 2,33 1,17 0 U®k 351 250 200 120 80 50 0,5 2 4 5 7 0 Ud B A TuyÕn tÝnh ho¸ ®äan dÆc tÝnh AB, ta tÝnh ®­îc hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi nh­ sau. Kp= TÝnh ky: ta cã k= ky.kp.kd Þ ky= k/ kp .kd * HÖ sè khuÕch ®¹i yªu cÇu (kyc) cña toµn èng thng . kyc = ky.kp .kd .kph= 20,515.2,444.50,167.0,0033 = 8,5 * Tãm l¹i m¹ch khuÕch ®¹i trung gian cã hÖ sè khuÕch ®¹i lµ kY=20,515. §Ó thùc hiÖn m¹ch khuÕch ®¹i trung gian nµy, sö dông c¸c vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n mA741 m¾c nèi tiÕp cïng víi c¸c ®iÖn trë chøc n¨ng . S¬ ®å OA - + l 1 l 2 -v +v . - - + + C¸c th«ng sè kü thuËt cña vi m¹ch mA741 A0 100 HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p hë m¹ch Zmin 1MW Trë nh¸y vµo Z0 150 W Trë nh¸y ra Ib 200 mA Dßng ®iÖn phÇn cùc vµo Vminv ± 13 v §iÖn ¸p vµo cùc ®¹i Vminr ± 14 v §iÖn ¸p ra cùc ®¹i Vc0 2 mvi §iÖn ¸p lÖch ®Çu vµo Ung ± 0,4 mv Ng­ìng ®iÖn ¸p b·o hßa USmax ± 18 v §iÖn ¸p nguån cùc ®ai f0 1MHZ tÇn sè c¾t C¸c møc ®iÖn thÕ cña s¬ ®å ®­îc tÝnh theo møc ®iÖn thÕ chuÈn zªzo lµ ®iÓm nèi ®Êt. c¸c vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n mA741 m¾c nèi tiÕp nhau vµ cã c¸c ®iÖn trë håi tiÕp ©m. Sö dông vi m¹ch nµy cã c¸c ­u ®iÓm lµ tèc ®é t¨ng lín d¶i tõ th«ng réng, nã ®Ëu chÕ t¹o chèng khãa ë ®Çu vµo vµ chèng ng¾n m¹ch ë ®Çu ra, ®­îc bï tÇn sè ®Ó tr¸nh mÊt æn ®Þnh ë chÕ ®é tuyÕn tÝnh. 2. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ m¹ch ®iÒu khiÓn. a) TÝnh chän biÕn ¸p xung (BAX). Yªu cÇu ®èi víi BAX lµ ph¶i t¹o ®­îc xung theo yªu cÇu, c¸ch ly m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch ®éng lùc, dÔ dµng ph©n bè xung tíi c¸c cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristor. - Chän tû sè biÕn ¸p cña BAX: Th«ng th­êng BAX ®­îc thiÕt kÕ cã tû sè biÕn ¸p lµ n =2¸ 3 vËy chän n=2. - TÝnh to¸n víi BAX cã n=2. C¸c xung cÇn ttaoj ra cã c¸c th«ng sè Ig=0,42 (A), Ug =10 (V), ®é réng xung ®iÒu khiÓn: Tx = 600 (ms) =6.10- 4(s). M¹ch tõ cña BAX chän vËt liÖu lµ '330, lo¹i ch÷ E, cã 3 trô lµm viÖc trªn 1 phÇn cña ®Æc tÝnh tõ hãa DB=0,7(T). b) TÝnh chän tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng. TÇng khuÕch ®¹i xung sö dôn c¸c Tranzitor ng­îc m¾c theo cÇu Dalingtor chän dùa theo th«ng sè cña c¸c biÕn ¸p xung: u1=20 (v), I1=I2=0,21 (A). Tranzitor Tr1= lµm viÖc ë chÕ ®é xung, chän lo¹i p605 cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau. VCE= 40 (v), ICmax = 1,5(A), b =20¸ 40, Pm= 3(w), tmax = 850c Ta chon b =20 Þ IB1=IC/b =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA). Nªn cho dßng IB cµng nhá th× xung cµng Ýt mÊt ®èi xøng chän thªm tÇng khuÕch ®¹i trung gian Tr2 lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i, lo¹i Mp25 cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau. VCE=40 (v), ICmax= 300(mA), b =13¸ 25, chän Tr2 cã hÖ sè b =15. c) TÝnh chän m¸y biÕn ¸p ®ång pha. M¸y biÕn ¸p ®ång pha (BA§) ®­îc sö dông lµ m¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô, s¬ ®åi nèi Y/Y0 ®Æt vµo ®iÖn ¸p l­íi xoay chiÒu 380 (v) phÝ s¬ cÊp, phÝa thø cÊp nèi Y0 cã ®iÖn ¸p hiÖu dông u2=20 (v). d) Chän c¸c Tranzitor ë m¹ch ®iÒu khiÓn. ë m¹ch t¹o xung ch÷ nhËt ®ång pha khãa khèng chÕ m¹ch tÝch ph©n vµ Tranzitor m¹ch söa xung chän lo¹i KT201A cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau VCE = 20 (v), VVE = 20 (v), Ic = 30 (mA), b = 20 ¸ 60, c«ng suÊt tiªu t¸n p = 0,15 (w). e) C¸c vi mach khuÕch ®¹i thuËt to¸n trong m¹ch tÝch ph©n. T¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a vµ trong m¹ch so s¸nh sö dông lo¹i mA741 cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ ë phÇn tr­íc ®· tr×nh bÇy. Tô t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a trong m¹ch tÝch ph©n C =4,7 mF (v). f) C¸c phÇn tö logic trong c¸c m¹ch. M¹ch logics göi xung vµ m¹ch ph¸t xung sö dông phÇn tö sau. AND: Dïng lo¹i 4081 nguån nu«i VCC=3 ¸15 (v) NOR: Dïng lo¹i 4001 nguån nu«i VCC=3 ¸15 (v) NOT: Dïng lo¹i 4019 nguån nu«i VCC=3 ¸15 (v) OR: Dïng lo¹i 4071 nguån nu«i VCC=3 ¸15 (v) g) C¸c Tranzitor quang (photo quang ). C¸c Tranzitor quang ®­îc sö dông ®Ó laays tÝn hiÖu kiÓm tra c¸c dßng ®iÖn trong s¬ ®å chØnh l­u. Chän lo¹iN35 theo kinh nghiÖp sö dông th× dßng ®i qua ®i èt quang cã c¸c c­êng ®é ID=70 ¸ 100 (mA). Th× Tranzitor quang mí b·o hßa (Tranzitor quang lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hßa lµ tèt nhÊt) PhÇn V kh¶o s¸t chÔ ®é tÝnh vµ ®éng cña hÖ thèng A. kh¶o s¸t chÔ ®é tÜnh cña hÖ thèng: i. kh¸i niÖm chung: Kh¶o s¸t chÔ ®é tÜnh cña hÖ thèng ®­îc tiÕn hµnh nh»m môc ®Ých ®Ó kiÓm tra ®é c÷ng ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng. Xem cã ®¶m b¶o sôt tèc ®é t­¬ng ®èi hay kh«ng qua ®ã m« t¶ ®­îc qu¸ tr×nh diÔn biÕn cña hÖ thèng, vµ c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña nã, tõ ®ã cã thÓ ®¸nh gi¸ ®­îc chÊt l­îng tÜnh cña hÖ thèng truyÒn ®éng cña m¸y bµo gi­êng. ViÖc kh¶o s¸t chÔ ®é tÜnh cña hÖ thèng m¸y bµo gi­êng ®­îc thùc hiÖn th«ng qua viÖc x©y dùng ®Æc tÜnh cña hÖ thèng. X©y dùng ®Æc tÜnh cña hÖ thèng lµ x©y dùng mçi quan hÖ gi÷a tèc ®é víi m«men (n=f(M)) hoÆc quan hÖ tèc ®é víi dßng ®iÖn (n =f (I)). Th«ng th­êng th× x©y dùng ®Æc tÜnh c¬ ®iÖn (n = f(I)), v× dßng ®iÖn qua ®éng c¬ sÏ ph¶n ¸nh trùc tiÕp chÕ ®é t¶i. Khi x©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh, ®èi víi hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn cã c¸c phÇn tö lµm viÖc ë vïng phi tuyÕn vµ vïng tuyÕn tÝnh nªn ta cÇn cã c¸c gi¶ thiÕt. - §éng c¬ lµm viÖc dµi h¹n víi m¹ch tõ ch­a b·o hoµ. - HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi = const. - Tiristor lµ phÇn tö lµm viÖc kh«ng cã qu¸n tÝnh. - §iÖn trë m¹ch phÇn øng kh«ng thay ®æi trong suÊt qu¸ tr×nh lµm viÖc. II. X©y dùng ®Æc tÝnh tÜnh: C¨n cø vµo hÖ thèng thiÕt kÕ ta cps s¬ ®å cÊu tróc nh­ sau. ud (-) ky kp kI g n kd Ing Iu - Trong ®ã: u®: TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é (®iÖn ¸p chñ ®¹o) ky:HÖ khuÕch ®¹i cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian ky=20,515. kp: HÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi kp = 50,167. kd: HÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬ mét chiÒu kd = 2,44. kI: HÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch ph¶n håi dßng ®iÖn. * Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ thèng. ta cã ud =((ud-gn ).ky - kI (I­ - Ing )). kp (1) MÆt kh¸c l¹i cã trong ®ã CeF =ke mµ 1/ ke = kd cuèi cïng ®­îc n=(ud - I­.RS ). kd Þ ud= (2) C©n b»n hai biÓu thøc (1) vµ (2) ta ®­îc =[( u® - gn).ky -kI (I­-Ing)]. kd Û n={[( u® - gn).ky -kI (I­-Ing)].kp -I­ .RS }. kd Û Khi kh©u h¹n chÕ dßng ch­a t¸c ®éng th× kI = 0 ta ®Æt kI = kI . 1(DI) Khi DI > 0 th× 1(DI) . kI = kI Khi DI > th× 1(DI) . kI = 0 Û Ing: Dßng ®iÖn hç trî trong m¹ch h¹n chÕ dßng cã ng¾t. trÞ sè cña Ing ®óng b»ng trÞ sè cña dßng mµ t¹i ®ã kh©u h¹n chÕ b¾t ®Çu tham gai vµo m¹ch. 1. X©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh cao nhÊt: Ta biÕt r»ng tèc ®é lín nhÊt cña ®éng c¬ th­êng ®­îc giíi h¹n bëi ®é bÒn c¬ häc cña phÇn të quay cña ®éng c¬. ë tèc ®é cao th× bé phËn nµy chÞu t¸c ®éng cña lîc ®iÖn kh¸ lín nªn cã thÓ bÞ háng. H¬n n÷a lóc nµy tia löa ®iÖn gi÷a chæi than vµ vµnh gãp sÏ cã thÓ lµm háng vµnh gãp. §Ó ®¶m b¶o an toµn cho hÖ thèng khi lµm viÖc l©u dµi th× ®­êng ®Æc tÝnh cao nhÊt ph¶i lµ ®­êng øng víi tèc ®é ®Þnh møc cña ®éng c¬ n®m =795 (v/p). C¨n cø vµo nguyªn lý cña hÖ thèng th× mçi ®­êng ®Æc tÝnh sÏ cã 3 ®o¹n øng víi 3 tr¹ng th¸i lµm viÖc cña hÖ thèng. §o¹n 1: §o¹n lµm viÖc æn ®Þnh, chØ cã kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng. §o¹n 2: Cã ®ång thêi c¶ hai m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é vµ ©m dßng ®iÖn t¸c ®éng. §o¹n 3: Lóc nµy tèc ®é gi¶m ®ñ nhá lµm cho m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é bÞ b·o hoµ nªn chØ cßn kh©u ng¾t dßng t¸c ®éng. C¸c ®o¹n ®Æc tÝnh ®Òu tuyÕn tÝnh (®o¹n th¼ng) nªn ta chØ cÇn t×m ë mçi ®o¹n 2 ®iÓm lµ cã thÓ x©y dùng ®­îc ®o¹n ®Æc tÝnh c¬. a) X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt: §©y lµ ®o¹n lµm viÖc æn ®Þnh cña hÖ thèng m¸y bµo gi­êng.Trong ®o¹n nµy chØ cã m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng DI < 0 nªn 1(DI).kI = 0. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh: (I) Þ §­êng ®Æc tÝnh cao nhÊt ®i qua ®iÓm ®Þnh møc (I®m, n®m) nªn ta tÝnh ®­îc. + Tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng (®iÓn øng víi gi¸ trÞ I­ = 0) +Tèc ®é øng víi ®iÓm cuèi cïng cña ®o¹n ®Æc tÝnh (n1) ta biÕt r»ng ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× khi I­ t¨ng (I­ ³ Idm.1,2) th× ph¶i tiÕn hµnh h¹n chÕ sù t¨n cña dßng ®iÖn. VËy ®Æt Ing=1,2I®m = 1,2.38,2 = 45,84 (A). Thay I­ =Ing vµo biÓu thøc (I)ta x¸c ®Þnh tèc ®é n1. VËy ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt ®i qua c¸c ®iÓm A(0 , 796,229) §m(38,2, 795) B(45,84, 794,726) b. X©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh thø hai: Trong ®o¹n nµy I­ > Ing nªn DI ³ 0 do ®ã 1(DI).kI = kI cã hai vßng ph¶n håi cïng t¸c ®éng. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh Û (II) §o¹n ®Æc tÝnh thø hai nµy ®i qua 2 ®iÓm ®Çu vµ cuèi lµ B vµ C trong ®ã ®iÓm B(45,84, 794,726) ®· x¸c ®Þnh ë trªn ph¶i x¸c ®Þnh ®iÓm C. T¹i C(Ic,nc) tèc ®é n ®ñ nhá lµm cho m¹ch vßng ph¶n håi ©m tèc ®é ®Æt møc b·o hoµ. (u®-gn).ky = const Þ nc = nbh Do sö dông vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n mA74 cã Umr=14 (v) nªn ®iÖn ¸p r¨ng c­a cã biªn ®é cùc ®¹i lµ 14(v). khi sö dông ®iÖn ¸p tùa nµy, ta ®· tiÕn hµnh dÞch nã ®i theo chiÒu ©m cña ®iÖn ¸p so s¸nh cho trÞ sè = 0 khi a =p/2, vÞ trÝ nµy ®Æt ®­îc t¹i urc =urcmax/2=7 (v). VËy ta ®iÒu chØnh triÕt ¸p sao cho Ubh=urcmax/2 =7 (v× phÐp so s¸nh chØ thùc hiÖn víi u®kmax) = urcmax/2). +Tèc ®é b·o hoµ (nbh) cã (u®-gnbh). ky = ubh Þ nbh = §Ó x¸c ®Þnh dßng ®iÖn t¹i vÞ trÝ b·o hoµ (Ibh) ta x¸c ®Þnh hÖ sè ph¶n håi dßng ®iÖn nh­ sau: §èi víi ®éng c¬ truyÒn ®éng th­êng chän: Ing =(1,2¸1,5)I®m vµ ®Õn khi I­ =(2,2¸ 2,5)I®m th× hÖ thèng cÇn dõng lµm viÖc (dßng dõng Id). Chän Ing = 1,2I®m = 45,84 (A) Id = 2,3I®m = 2,3.38,2 =87,86 (A) Khi tÝnh kI ta xÐt sù t¸c ®éng ®éc lËp cña m¹ch vßng h¹n chÕ dßng ®iÖn. VËy ta cã n = [ubh - kI (I­ -Ing )]. kp .kd - I­ .RS . kd T¹i ®iÓm dõng: n = 0, I­ = Id ta ®­îc 0 = n = [ubh - kI (I­ -Ing )]. kp .kd - I­ .RS . kd T¹i ®iÓm C: I­ = Ibh ta ®­îc nbh = [ubh - kI (I­ -Ing )]. kp .kd - I­ .RS . kd VËy ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai ®i qua 2 ®iÓm: B(45,84; 794,726) C(48,611; 788,825) C) X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø 3: Lóc nµy tèc ®é cña ®äng c¬ ®· ®Æt ®Ðn møc ®ñ nhá, lµm cho m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é b·o hoµ. VËy chØ cßn m¹ch vßng h¹n chÕ dßng ®iÖn t¸c ®éng Ph­¬ng tring ®Æc tÝnh: n = [ubh - kI (I­ -Ing )]. kp .kd - I­ .RS . kd §o¹n ®Æc tÝnh nµy ®i qua hai ®iÓm lµ ®iÓm c(48,611; 788,825) vµ ®iÓm dõng cña ®éng c¬ §(Id, 0). TÝnh l¹i trÞ sè dßng dõng Id t¹i ®iÓm dõng 0 = n = [ubh - kI (I­ -Ing )]. kp .kd - I­ .RS . kd 2. X©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt: §­êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt lµ ®­êng giíi h¹n d­íi trong ph¹m vi ®iÒu chØnh D = 30 §iÓm øng víi trÞ sè dßng ®Þnh møc a) X©y dùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt: TrÞ sè ®iÖn ¸p chñ ®¹o nhá nhÊt: Tèc ®é kh«ng t¶i lý t­ëng: §iÓm cuèi cïng cña ®o¹n ®Æc tÝnh nµy B ' (IB', nB'). Ta cã trÞ sè dßng ®iÖn ng¾t (Ing) lµ kh«ng ®æi víi mäi ®­êng ®Æc tÝnh vËy IB' =Ing = 45,84 §o¹n ®Æc tÝnh thø nhÊt nµy ®i qua c¸c ®iÓm A'(0; 27,632) §m' (38,2; 26,51 ) B'(45,84; 26,15) §o¹n ®Æc tÝnh còng cã thÓ x©y dùng b»ng c¸ch qua c¸c ®iÓm (38,2; 26,5) dïng ®o¹n song song víi ®o¹n ®Æc tÝnh trªn ®­êng cao nhÊt. b) X©y xùng ®o¹n ®Æc tÝnh thø hai: Theo c¸c phÇn tö ë trªn phÇn tr­íc ta cã. + Tèc ®é b·o hoµ. + Dßng ®iÖn. §o¹n ®Æc tÝnh thø hai cña ®­êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt nµy ®i qua hai ®iÓm ®Çu vµ cuèi. B'(38,2; 26,16) C'(84,336; 71,536) c) §o¹n ®Æc tÝnh thø 3. C¨n cø vµo ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh (III) nhËn thÊy r»ng c¸c th«ng sè cña ph­¬ng tr×nh lµ chung cho mäi ®­êng ®Æc tÝnh. VËy c¸c ®­êng ®Æc tÝnh cã chung ®iÓm dõng (Id; 0). Thay c¸c th«ng sè cña ®iÓm C' (84,536; 71,536) vµo ph­¬ng tr×nh (III) thÊy c¸c th«ng sè nµy tho¶ m·n ph­¬ng tr×nh kÕt luén ®iÓm C' tho¶ m·n n»m trªn ®o¹n CD cña ®­êng ®Æc tÝnh giíi h¹n trªn ®o¹n ®Æc tÝnh thø 3 cña c¸c ®­êng n»m trªn cïng ®­êng th¼ng. 3. BiÎu diÏn c¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn nh­ sau. §Æc tÝnh c¬ ®iÖn øng víi chiÒu quay thuËn cña ®éng c¬. I (A) Ghi chó: §Æc tÝnh chØ biÓu diÔn d¹ng ®Æc tÝnh nªn tû lÖ lµ kh«ng chÝnh x¸c. III. kiÓm tra chÕ ®é tÝnh: Sai lÖch tèc ®é t­¬ng ®èi lín nhÊt s¶y ra ®èi víi ®­êng ®Æc tÝnh thÊp nhÊt. VËy kiÓm tra nghiÖm chÕ ®é tÝnh ®èi víi ®­êng giíi h¹n d­íi. Theo yªu cÇu cña hÖ thèng thÊy r»ng: Dn%=4,097% < [Dn%] =5%. HÖ thèng ®¶m b¶o chÊt l­îng tÝnh. * §Æc tÝnh tÜnh cña hÖ thèng (®Æc tÝnh c¬ ®iÖn n=f(I))) nh­ h×nh vÏ trang bªn. §Æc tÝnh tÜnh cña hÖ thèng m¸y bµo gi­êng trªn ®©y biÓu diÔn minh ho¹ (d­íi d¹ng ®Þnh tÝnh) do ®ã tû lÖ gi÷a c¸c ®iÓm lµ kh«ng chÝnh x¸c, th«ng sè chÝnh x¸c cña c¸c ®iÓm ®· ®­îc tÝnh to¸n ë phÇn trªn. B. kh¶o s¸t chÕ ®é ®éng cña hÖ thèng vµ tæng hîp hÖ thèng bawnb»ng ph­¬ng ph¸p tèi ­u: I. KH¸i niÖm: Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng do cã ¶nh h­ëng cña nhiÔu lo¹n bªn ngoµi mµ hÖ thèng cã thÓ bÞ mÊt c©n b»ng so víi ®Þnh møc. Kh¶o s¸t hÖ thèng lµ ®Ó xÐt xem hÖ thèng ®ã cã æn ®Þnh hay kh«ng, ®Î tõ ®ã tiÕn hµnh hiÖu chØnh hÖ thèng ®¶m b¶o yªu cÇu tin cËy, ®Æt ®­îc c¸c chØ tiªu mong muèn. Kh¶o s¸t chÕ ®é ®éng cña hÖ thèng, lµ viÖc kh¶o s¸t hÖ thèng tÝn hiÖu víi kh¸i niÖm. Khi sù chuyÓn biÕn tr¹ng th¸i cña hÖ thèng s¶y ra mét c¸ch ®ét ngét, hoÆc rÊt nhanh mµ tèc ®é biÕn thiªn n¨ng l­îng ®iÖn tõ, n¨ng l­îng ®iÖn c¬ lµ kh«ng thÓ bá qua nghÜa lµ c¸c kh©u qu¸n tÝnh ®ãng vai trß quan träng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña hÖ thèng. Khi kh¶o s¸t chÕ ®éng cña hÖ thèng cÇn nghiªn cøu, kh¶o s¸t ®Æc ®iÓm lµm viÖc trong thêi gian chuyÓn tõ tr¹ng th¸i x¸c lËp nµy sang tr¹ng th¸i x¸c lËp kh¸c. Mét hÖ thèng ®­îc gäi lµ æn ®Þnh nÕu qu¸ tr×nh qu¸ ®é t¾t dÇn theo thêi gian. §Ó kh¶o s¸t hÖ thèng, ta thµnh lËp s¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng vµ sau ®ã x©y dùng hµm truyÒn cña hÖ thèng vµ sö dông c¸c tiªu chuÈn xÐt æn ®Þnh ®Ó xem hÖ thèng ®ã cã æn ®Þnh hay kh«ng. Cßn nÕu nh­ hÖ thèng ch­a æn ®Þnh th× ph¶i hiÖu chØnh ®Ó nh»m n©ng cao chÊt l­îng cña hÖ thèng. 1. kh¶o s¸t chÕ ®é ®éng cña hÖ thèng: S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng khi ch­a hiÖu chØnh. uc® w3 w1 w2 w4 w6 w5 w7 (-) w (-) (-) Trong ®ã: uc®: TÝn hiÖu ®Æt ®iÖn ¸p tèc ®é (®iÖn ¸p chñ ®¹o). w1 Hµm truyÒn cña m¹ch khuyÕch ®¹i trung gian w1=wy=ky/Tf.p+1 víi ky, kf lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña m¹ch vµ h»ng sè thêi gian cña c¸c bé ph©n läc. w2: Hµm truyÒn cña bé biÕn ®æi víi lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña chØnh l­u. Tv0 lµ h»ng sè thêi gian Trong ®ã m vµ w lµ c¸c pha chØnh l­u vµ tÇn sè gãc cña nguån ®iÖn. w3, w4, w5: Hµm truyÒn cña c¸c kh©u qu¸n tÝnh ®iÖn tõ, qu¸n tÝnh c¬ vµ nhiÔu søc ®iÖn ®éng cña ®éng c¬. Víi : R­, L­ lµ ®iÖn trë ®iÖn c¶m m¹ch phÇn øng ®éng c¬. T­ lµ h»ng sè thêi gian cña m¹ch phÇn øng: T­=L­/R­. TM lµ h»ng sè thêi gian c¬ häc: TM = J.R­/(kf)2 kd lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬. w6 lµ hµm truyÒn cña kh©u ph¶n håi ©m dßng cã ng¾t w6=wI=kI/Tip+1 Ti lµ h»ng sè thêi gian cña m¹ch läc trong xen x¬ dßng ®iÖn. w7 lµ hµm truyÒn cña kh©u ph¶n håi ©m tèc ®é w7=ww =kw /Tw p+1. a) TÝnh to¸n c¸c h»ng sè thêi gian vµ hÖ sè khuyÕch ®¹i (theo gãc tèc ®é w ). (h¾ng sè thêi gian ®iÖn tõ) ; Trong ®ã J = 1,48 (kgm2) Tèc ®é gãc: cã . §· tÝnh ë phÇn tr­íc cã K= KY.Kp.Kd =20,515.50,167.0,253=260,382 Trong c¸c phÐp tÝnh trªn sö dông c¸c ®¹i l­îng k(n), Kd(n), g(n) lµ c¸c hÖ sè tÝnh theo tèc ®é b) X©y dùng hµm truyÒn cña hÖ thèng. uc® w3 w1 w2 w4 w6 w5 w7 (-) w (-) (-) §Ó x©y dùng hµm truyÒn cña hÖ thèng ta biÕn ®æi t­¬ng ®­¬ng s¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng. Sang d¹ng t­¬ng ®­¬ng. Hµm truyÒn t­¬ng ®­¬ng ` uc® w3 w1 w2 w4 w6 w5 w7 (-) w (-) (-) 1/w4 Thay c¸c gi¸ trÞ cña hÖ sè vµ c¸c h»ng sè thêi gian ta ®­îc Wht = 2.XÐt æn ®Þnh hÖ thèng: XÐt æn ®Þnh cho hÖ thèng theo tiªu chuÈn æn ®Þnh Hrwitez. + Ph¸t biÓu: "®iÒu kiÖn cÇn vµ ®ñ cho hÖ thèng tuyÕn tÝnh æn ®Þnh lµ hÖ sè a0 > 0 vµ c¸c ®Þnh thøc Hurwitez d­¬ng." +C¸ch lËp ®Þnh thøc Hurwitez §Þnh thøc Dn cã n cét vµ n hµng .§­êng chÐo chÝnh cña Dn b¾t ®Çu tõ a1 liªn tiÕp ®Õn an .C¸c sè h¹ng trong cïng mét cét trªn ®­êng chÐo chÝnh cã chØ sè t¨ng dÇn, cßn d­íi ®­êng chÐo chÝnh cã chØ sè gi¶m dÇn. C¸c sè h¹ng cã chØ sè cao h¬n n vµ bÐ h¬n 0 ®Òu gi lµ sè 0 VD:Cho hÖ thèng cã ph­¬ng tr×nh bËc ba a0p3+a1p2+a2p +a3=0 C¸c ®Þnh thøc Hurwitez sÏ lµ a1 a3 0 D1=a1 D3 = a0 a2 0 a1 a3 0 a1 a3 D2= = a1a2-a0a3 a0 a2 D3=D2.a3 + ¸p dông tiªu chuÈn ®Ó xÐt æn ®Þnh cho hÖ thèng Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh cu¶ hÖ thèng 1,12527.10-5p3 + 3,417.10-3p2 + 0,0551p + 1,8592 cã hÖ sè 1,12527.10-5 > 0 C¸c ®Þnh thøc Hurrwitez 3,417.10-3 1,8592 0 D3 = 1,12527.10-5 0,0551 0 0 1,12527 0,0551 D1 = a1=3,417.10-3 > 0 3,417.10-3 1,8592 D2 = = 7. 1,12527.10-5 0,0551 = 3,417.10-3.0,0551 - 1,12527.10-5.1,8529=1,6736.10-4 > 0 D3 = D2.a3 mµ a3=1,8592 > 0 D2 > 0 Þ D3 > 0 C¸c kÐt qu¶ tÝnh to¸n trªn, rÊt hîp víi c¨n cø vµo tiªu chuÈn æn ®Þnh Hurwitez. KÕt luËn:HÖ thèng tuyÕn tÝnh æn ®Þnh.®Ó n©ng cao ®é æn ®Þnh cña hÖ thèng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc,®­a vµo hÖ thèng c¸c nh©n hµi chØnh. II Tæng hîp hÖ thèng b»ng ph­¬ng ph¸p modull tèi ­u 1.§Æt vÊn ®Ò C¸c dao ®éng cã thÓ ®­îc lo¹i trõ hay giíi h¹n trong mét ph¹m vi cho phÐp nh­ hÖ thèng ®­îc tæng hîp c¸c bé ®iÒu chØnh.ViÖc tæng hîp c¸c bé ®iÒu chØnh sÏ ®­îc tiÕn hµnh b»ng c¸ch t¹o ra c¸c hµm hiÖu chØ R cho c¸c hiÖu chØnh,sao cho nã bï ®­îc nh÷nh kh©u cã qu¸n tÝnh lín. Kh©u hiÖu chØnh cã thÓ ®­a hÖ thèng tõ ch­a æn ®Þnh sang æn ®Þnh hoÆc nÕu hÖ thèng æn ®Þnh råi th× cµng n©ng cao h¬n n÷a tÝnh chÊt æn ®Þnh cña hÖ thèng. Trong thùc tÕ th× do khi thay ®æi hÖ sè khuyÕch ®¹i sÏ lµm thay ®æi sai lÖch tÝnh Sx mµ kh«ng lµm gi¶m bít dao ®éng, do ®ã ph¶i dïng thªm kh©u hiÖu chØnh. HÖ thèng ta ®ang xÐt cè yªu cÇu vÒ ®é sai lÖch tÜnh nhá, ®ä dù tr÷ æn ®Þnh cÇn thiÕt. Do ®ã ta ®­a vµo hÖ thèng mét kh©u hiÖu chØnh vµ gi÷ nguyªn cÊu chóc cña hÖ thèng.§Ó tÝnh to¸n x¸c ®Þnh kh©u hiÖu chØnh phï hîp,tiÕn hµnh tæng hîp hÖ thèng theo ph­¬ng thøc modull tèi ­u. Hµm chuÈn cña tiªu chuÈn modull tèi ­u FMC (P) = CÇn t×m hµm hiÖu chØnh R ®Ó cho hai truyÒn hÖ kÝn sau Öuiu chØnh cã d¹ng ham chuÈn FMC (P). 2. Tæng hîp m¹ch nßng dßng ®iÖn. S¬ ®å cÊu tróc cña m¹ch vßng dßng ®iÖn nh­ sau RI - E I Tæng hîp kh«ng xÐt ®Õn ¶nh h­ëng cña søc ®iÖn ®én. Ta cã hµm truyÒn cña m¹ch dßng ®iÖn (®èi t­îng ®iÒu chØnh ) nh­ sau C¸c h»ng sè thêi gian: m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u (T®k), sö chuyÒn m¹ch chØnh l­u (Tv0) vµ h»ng sè thêi gian xen x¬ dßng ®iÖn(Ti) lµ rÊt nhá so víi h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ (T­).§Æt Ts=T®k+Tv0+Ti . Trong phÐp tæng hîp nµy kh«ng xÐt ®Õn c¸c h»ng sè Ti vµ T®k nªn Ts= Tv0. V©y hµm truyÒn cña ®èi t­îng ®iÒu chØnh Theo tiªu chuÈn m« ®un tèi ­u, hµm hiÖu chØnh R. ®Î cho hµm truyÒn hÖ kÝn sau khi hiÖu chØnh cã d¹ng hµm chËm FMC(P) ta cã Víi ta ®­îc hµm hiÖu chØnh R nh­ sau ¸p dông vµo m¹ch ta ®­îc §Ó bï h»ng sè thêi gian lín, chän RI(P) lµ kh©u tÝch ph©n, tû lÖ(PI) chän tS = TS. VËy hµm truyÒn cña kh©u hiÖu chØnh m¹ch vßng dßng ®iÖn U®k -15v +15v Uc® Ui R1 R1 RHT C mA741 - + §©y lµ hµm truyÒn cña kh©u PI. Ta cã Nh­ vËy c¸c th«ng sè cña kh©u PI chon theo ®iÒu kiÖn sau R2.C = tR = 0,03 R2/R1 = KR = 0,152 Hµm truyÒn cña m¹ch vßng dßng ®iÖn sau khi ®· hiÖu chØnh GÇn ®óng cã thÓ bá qua l­îng rÊt nhá TS 2= 0,00332 ta ®­îc 3. Tæng hîp m¹ch vßng tèc ®é. LÊy kÕt qu¶ m¹ch vßng dßng ®iÖn ë trªn ta cã s¬ ®å cÊu tróc cña m¹ch vßng tèc ®é nh­ sau. Tw lµ h»ng sè thêi gian cña xen x¬ tèc ®é, khong xÐt ®Õn khi kh«ng t¶i MC =0 ta cã hµm truyÒn cña m¹ch vßng tèc ®é nh­ sau Theo tiªu chuÈn m« ®un tèi ­u, hiÖu chØnh Rw ®Ó cho hµm truyÒn cña hÖ thèng sau khi hiÖu chØnh cã d¹ng hµm chuÈn FMC(P) víi ph­¬ng ph¸p diÔn gi¶i nh­ phÇn tr­íc ta x¸c ®Þnh ®­îc hµm truyÒn cña kh©u hiÖu chØnh Rw nh­ sau. Chän Rw lµ hµm truyÒn cña kh©u tû lÖ U®k -15v +15v Uc® Ui R1 R1 RHT C mA741 - + vËy td =2TS ta ®­îc §©y lµ hµm truyÒn cña kh©u tû lÖ (P) . Hµm truyÒn cña kh©u tû lÖ còng lµ hÖ sè khuyÕch ®¹i cña kh©u KP= R2/R1 Ta ®· cã m¹ch khuÕch ®¹i trung gian cã hÖ sè khuÕch ®¹i KY= 20,515. VËy cÇn ph¶i t¨ng hÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch lªn ®Õn gi¸ trÞ KP = 142,742 Cuèi cïng ta cã s¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng vµ ®­êng ®Æc tÝnh ®éng quan hÖ n = f(t) nh­ h×nh sau phÇn VI thuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý S¬ ®å nguyªn lý cña hÖ th«ng ®iÒu chØnh tù ®éng cña hÖ thèng m¸y bµo gi­êng nh­ sau. 1. Khëi ®éng hÖ thèng: §Ó cung cÊp nguån ®iÖn cho toµn hÖ th× ®ãng aptomat AB sau khi ®ã ®ãng nguån cung cÊp cho m¹ch kÝch tõ cña ®éng c¬ råi míi ®ãng c¸c tiÕp ®iÓm cña khëi ®éng tõ k1, k2 ®Ó cung cÊp cho c¸c s¬ ®å chØnh l­u m¹ch ®éng lùc, cho m¹ch ®iÒu khiÓn vµ cho c¸c m¹ch nguån nu«i. §iÒu khiÓn cho ®éng c¬ quay theo chiÒu thuËn hay ng­îc b»ng tÝn hiÖu ®iÖn ¸p chñ ®¹o (uc®). Khi muèn cho ®éng c¬ quay theo chiÒu thuËn th× ®iÖn ¸p chñ ®¹o d­¬ng, thùc hiÖn b»ng ®iÒu khiÓn khèng chÕ ®ãng tiÕp ®iÓm thuËn T (®ång thêi tiÕp ®iÓm ng­îc N më). Ng­îc l¹i khi muèn ®éng c¬ quay theo chiÒu ng­îc th× ®ãng tiÕp ®iÓm N (®ång thêi T më), lÊy ra ®iÖn ¸p ©m. §iÖn ¸p chñ ®¹o lÊy trªn triÕt ¸p R®. Trong qu¸ tr×nh khëi ®éng hÖ thèng, nhÊt thiÕt ph¶i cung cÊp nguån ®iÖn cho cuén kÝch tõ ®éc lËp cña ®éng c¬ tr­íc tiªn. V× nÕu nh­ phÇn øng ®éng c¬ ®· ®­îc cÊp ®iÖn mµ ch­a cã nguån kÝch tõ th× ®éng c¬ sÏ r¬i vµo t×nh tr¹ng ng¾n m¹ch. 2. Ngu«n lý ®iÒu chØnh tèc ®é: Muèn ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®éng c¬, th× ®iÒu chØnh trÞ sè ®iÖn ¸p chñ ®¹o (tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é) ®­a tíi ®Çu vµo cña m¹ch khuÕch ®¹i trung gian. Khi ®iÖn ¸p chñ ®¹o thay ®æi sÏ lµm cho ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn thay ®æi, dÉn ®Õn thay ®æi thêi ®iÓm ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®Õn c¸c cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristor, nghÜa lµ lµm thay ®æi gãc më cña Tiristor. KÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo m¹ch phÇn øng ®éng c¬ thay ®æi vµ nh­ vËy tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi. Gi¶ sö muèn t¨ng tèc ®é ®éng c¬ th× ta t¨ng biªn ®é cña ®iÖn ¸p chñ ®¹o (tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é u®), lµm cho ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn u®k= (u®-g n)ky t¨ng ® gãc ®iÒu khiÓn gi¶m, ®iÖn ¸p chØnh l­u t¨ng dÉn ®Õn ®iÖn ¸p ddawti vµo phÇn øng ®éng c¬ t¨ng, kÕt qu¶ lµ t¨ng tèc ®é cña ®éng c¬. Ng­îc l¹i muèn gi¶m tèc ®é cña ®éng c¬ th× gi¶m ®iÖn ¸p chñ ®¹o ® u®k gi¶m ® gãc ®iÒu khiÓn a t¨ng, lµ cho ®iÖn ¸p chØnh l­u (ud) gi¶m, kÕt qu¶ tèc ®é cña ®éng c¬ gi¶m. 3. Nguyªn lý ®iÒu chØnh tèc ®é: Khi tèc ®é cña ®éng c¬ trong chiÒu quay thuËn (hoÆc quay ng­îc) t¨ng ®Õn møc ng­ìng cña khèi ®iÒu khiÓn tèc ®é th× khèi nµy b¾t ®Çu t¸c ®éng vµo hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng. Gi¶ sö ®éng c¬ ®ang lµm viÖc ë mét tèc ®é ®Æt nµo ®ã øng víi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p chñ ®¹o (u®). NÕu v× mét lý do nµo ®ã lµm cho tèc ®é cña ®éng c¬ thay ®æi (ch¼ng h¹n sù thay ®æi cña m«men t¶i) lóc nµy m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é t¸c ®éng lµm cho l­îng gn thay ®æi theo bï l¹i sù thay ®æi cña tèc ®é, kÐo tèc ®é vÒ vÞ trÝ æn ®Þnh. NÕu v× lý do nµo ®ã tèc ®é ®éng c¬ t¨ng dÉn ®Õn gn t¨ng, trong khi ®ã u® kh«ng ®æi ®u®- gn gi¶m ® u®k =(u® - gn).ky gi¶m (lóc nµy kh©u h¹n chÕ dßng ®iÖn ch­a t¸c ®éng), u®k gi¶m ® gãc ®iÓu khiÓn a t¨ng ® ®iÖn ¸p chØnh l­u ud gi¶m ® tèc ®é ®éng c¬ n gi¶m. NÕu v× mét lý do nµo ®ã n gi¶m ® gn gi¶m ® (u®-gn) t¨ng ® a gi¶m ® ud t¨ng. kÕt qu¶ lµ tèc ®é n t¨ng ®Õn gi¸ trÞ ban ®Çu. Nh­ vËy tèc ®é ®éng c¬ lu«n ®­îc gi÷ æn ®Þnh trong vïng giíi h¹n cho phÐp xung quanh gi¸ tri ®Æt. 4. Nguyªn lý h¹n chÔ dßng ®iÖn: M¹ch vßng h¹n chÕ dßng ®iÖn chØ t¸c ®éng khi dßng ®iÖn ch¹y trong m¹ch phÇn øng cña ®éng c¬ t¨ng lín h¬n trÞ sè dßng ®iÖn cho phÐp (Ing). Cßn khi hÖ thèng ®ang lµm viÖc æn ®Þnh th× m¹ch h¹n chÕ dßng ®iÖn kh«ng t¸c ®éng. Gi¶ sö ®éng c¬ ®ang lµm viÖc víi trÞ sè ®iÖn ¸p chñ ®¹o nµo ®ã. NÕu v× 1 lý do nµo ®ã (ch¼ng h¹n sù t¨ng qu¸ møc cña phô t¶i)lµm cho dßng ®iÖn m¹ch phÇn øng cña ®éng c¬ t¨ng (I­), kÐo theo dßng ®iÖn nguån xoay chiÒu cung cÊp cho s¬ ®å chØnh l­u tawng, nh­ vËy tÝn hiÖu ph¶n håi ©m dßng lÊy trªn m¸y biÕn dßng TI t¨ng lín h¬n møc cho phÐp (tÝn hiÖu nµy tû lÖ víi dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬). Khi dßng phÇn øng I­ > Ing th× DI.KI >0 t¸c ®éng ®Õn ®µu vµo céng ®¶o cña khuÕch ®ai thuËt to¸n IC6, tÝn hiÖu ®Çu ra IC6 cã trÞ sè ©m sÏ th«ng m¹ch qua ®i èt D7 lµm rÏ m¹ch ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, tøc lµ gi¶m bít ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn: u®k= ky(u®-gn )-kI(I­-Ing) dÉn ®Õn ®iÖn ¸p chØnh l­u (ud) gi¶m kÐo theo dßng ®iÖn Id gi¶m. Khi dßng ®iÖn phÇn øng t¨n lín th× m¹ch h¹n chÕ dßng ®iÖn sextacs ®éng ng¾t dßng lµm cho tèc ®é ®éng c¬ gi¶m nhanh vÒ kh«ng. Khi tèc ®é ®éng c¬ n ®ñ nhá lµm cho ®iÖn ¸p m¹ch tæng hîp æn ®Þnh tèc ®é ®Æt ®Õn b·o hoµ: ky = (u®-gn)=ubh nªn chØ cã kh©u ng¾t dßng t¸c ®éng, dßng ®iÖn phÇn øng ®­îc gh×m ë tri sè dßng ®iÖn dõng. 5. Nguyªn lý ®¶o chiÒu: Víi s¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng thiÕt kÕ, hai bé biÕn ®æi ®­îc khèng chÕ ®éc lËp. V× vËy chiÒu quay cña ®éng c¬ ®­îc quyÕt ®Þnh bëi ®iÖn ¸p chñ ®¹o th«ng quantÝn hiÖu m¹ch kho¸ logic. Muèn ®¶o chiÒu ®éng c¬ ta ®¶o chiÒu ®iÖn ¸p chñ ®¹o u® lµm thay ®æi c¸c møc tÝn hiÖu logic khèng chÕ ë khèi logic vµ t¹o chÕ tÝn hiÖu. Khi cã lÖnh ®¶o chiÒu, lóc ®ã m¹ch logic vµ m¹ch t¹o trÔ tÝn hiÖu sÏ cho xung ®iÒu khiÓn thùc hiÖn viÖc ®¶o chiÒu. Gi¶ sö ®éng c¬ ®ang quay theo chiÒu thuËn ta ®¶o chiÒu cho ®éng c¬ cho ®éng c¬ quay sang chiÒu ng­îc , lóc ®ã tÝn hiÖu m¹ch logic sÏ c¾t xung ë bé chØnh l­u lµm viÖc theo chiÒu quay thuËn vµ sau mét thõi gian trÔ ®ñ ®Ó c¸c Tiristor phôc håi ®Æc tÝnh kho¸ th× cÊp xung më bé chØnh l­u lµm viÑc cho chiÒu quay ng­îc cña ®éng c¬. Ng­îc l¹i viÖc ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ tõ chiÒu quay ng­îc sang chiÌu quay thuËn còng tiÕn tr×nh nh­ trªn. §¶o cùc tÝnh ®iÖn ¸p chñ ®¹o, lóc ®ã tÝn hiÖu m¹ch logic sÏ khèng c¾t xung më bé biÕn ®æi ng­îc vµ cÊp xung më bé biÕn ®æi thu¹n (sau kho¶ng thêi gian trÔ). Khi thùc hiÖn viÖc ®¶o chiÒu, lóc nµy tõ th«ng ®éng c¬ vÉn lµ ®Þnh møc vµ ®éng c¬ cã søc ®iÖn ®éng theo chiÒu cò vµ sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh tr¶ n¨ng l­îng vÒ l­íi th«ng qua bé biÕn ®æi sau (gi¶ sö ®¶o chiÒu quay thuËn sang chiÒu quay ng­îc th× n¨ng l­îng vÒ l­íi qua bé biÕn ®æi lµm viÖc cho chiÒu quay ng­îc). Nh­ vËy sÏ s¶y ra h·m t¸i sinh ë ®©y M«men h·m lµm cho tèc ®é ®éng c¬ gi¶m nhanh vÒ kh«ng, råi sau ®ã ®éng c¬ ®­îc khëi ®éng theo chiÒu quay ng­îc l¹i. 6. Dõng hÖ thèng: §Ó tiÔn hµnh dõng hÖ thèng th× tiÕn hµnh dõng ®éng c¬ råi sau ®ã lÇn l­ît c¾t nguån ra khái m¹ch ®éng lùc, m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch kÝch tõ. TiÕn hµnh dõng ®éng c¬, Ên nót dõng D ë m¹ch khèng chÕ, c¾t nguån ra khái ®éng c¬, ®ång thêi ®­a ®iÖn trë h·m RH vµo m¹ch phÇn øng ®Ó thùc hiÖn h·m ®éng n¨ng. §ång thêi song song víi qu¸ tr×nh nµy còng c¾t nguån khái m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch c¸c nguån nu«i. Khi ®éng c¬ dõng th× c¾t nguån kÝch tõ vµ c¾t apt«mat ®Ó c¾t an toµn bé hÖ thèng ra khái nguån cung cÊp. CÇn ph¶i l­u ý r»ng víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× kh«ng ®­îc c¾t nguån kÝch tõ trong khi m¹ch phÇn øng vÉn cßn cã nguån cung cÊp.