Tài liệu Kỹ thuật điều khiển tự động _ Chương 6 docx

Bộ điề khiể hậ tí hiệ à từ hữ ấ ả biế khi hầ ử lý tí• Bộ điều khiển nhận tín hiệu vào từ những cơ cấu cảm biến sau khi qua phần xử lý tín hiệu • Bộ điều khiển xuất tín hiệu ra, tác động

Trang 1

Bộ điề khiể hậ tí hiệ à từ hữ ấ ả biế ( khi hầ ử lý tí

• Bộ điều khiển nhận tín hiệu vào từ những cơ cấu cảm biến (sau khi qua phần xử lý tín hiệu)

• Bộ điều khiển xuất tín hiệu ra, tác động lên những phần tử đóng/mở, phần tử tác động ộ ệ , ộ g g p g , p ộ gkhí nén / thủy lực, van điều khiển quá trình, động cơ điện …Những phần tử này được phân vào nhóm cơ cấu tác động

Công tắc cơ (mechanical switch)

ggswitch

DPDT it hDPDT switch(double-pole/double-throw)

Trang 2

6.1 Cơ cấu đóng mở điện cơ g

Normally open switch (NO)

Normally closed switch (NC)

NCand NOswitch

Push-button

switch

DIP switch

Thumb-wheel

Trang 3

Rotary switch

Membrane switch

Trang 4

Rơ le (relay) ( y)

Thiết bị sử dụng lực điện từ để đóng / mở các

tiếp điểm – công tắc tác động bằng điện

Tùy theo mục đích sử dụng, rơ le cũng có thể phân thành hai loại: rơ le bảo vệ và rơ le

điều khiển Rơ le bảo vệ (rơ le nhiệt, rơ le điện áp, rơ le dòng điện, rơ le áp suất …) dùng

để bảo vệ các mạch điện khỏi bị ảnh hưởng bởi các tác động không bình thường nhưquá tải, sụt áp …

Temperature switch Liquid level switch Pressure switch Flow switchBiểu diễn chung:

Trang 5

Rơ le thời gian (time-delay relay) g ( y y)

Rơ le thời gian được thiết kế để trì hoãn thời gian

đóng/mở tiếp điểm khi được kích hoạt

Time relay Time delay when the coil is energized Time delay when the coil is

deenergized

Công tắc tơ (contactor) và khởi động từ (motor starter) g ( ) g ( )

Rơ le cũng có thể được cấu tạo dùng để đóng/mở các mạch động lực, ví dụ như đóngngắt, hãm, đảo chiều, khóa lẫn các thiết bị điện Khi đối tượng là động cơ điện thì rơ le

được gọi là khởi động từ, những trường hợp khác thì được gọi là công tắc tơ

Trang 6

Transistor lưỡng cực (BJT – Bipolar junction transistor) g ( p j )

Transistor là một hệ thống gồm 3 lớp bán dẫn đặt tiếp giáp nhau, trong đó lớp ở giữa làloại bán dẫn có tính dẫn điện khác với hai lớp bên cạnh Transistor có 3 điểm cực: cựcgốc (B) cực thu (C) và cực phát (E)

gốc (B), cực thu (C), và cực phát (E)

Tùy theo trình tự sắp xếp các lớp bán dẫn P và N, ta có 2 loại transistor điển hình:

Trang 7

Hoạt động cơ bản của transistor dựa trên những phương trình sau:

Với: β: hệ số khuếch đại dòng

IC: dòng cực thu

I : dòng cực gốc

IB: dòng cực gốc

IE: dòng cực phát

PD: công suất tiêu hao

V điệ á tiê h ( iữ C à E)

VCE: điện áp tiêu hao (giữa C và E)

6.2 Phần tử tác động bán dẫn g

Điều kiện phân cực

Trang 8

Dựa vào đường đặc tính→ IB≈ 1.7 (mA)

Ứng dụng: khuếch đại, đóng/mở, và dao động…

Trang 10

Mạch SCR đối với tải DC

Mạch SCR đối với tải AC

Trang 11

Mạch SCR đối với tải AC

Trang 13

Xi lanh khí nén

Xi lanh thủy lực

6.3 Phần tử tác động thủy lực, khí nén g y

Van điều khiển: 3/2

Solenoid is deenergized Solenoid is energizedSolenoid is deenergized Solenoid is energized

Trang 14

Van điều khiển: 4/3

Solenoid ‘a’ is energized

Solenoids are deenergized

Solenoid ‘b’ is energized

Solenoid b is energized

Trang 16

Động cơ DC g

Nguyên lý làm việc

Động cơ DC g

Lực tác dụng lên cuộn dây: với: F: lực tác dụng lên cuộn dây (N)

I: dòng chạy qua cuộn dây (A) B: cường độ từ trường (G) L: chiều dài cuộn dây (m)

θ: góc tạo bởi vectơ B và I

Trang 17

Phần ứng động cơ DC

Moment tạo ra

với: T: moment động cơ

KT: hằng số dựa vào cấu tạo động cơ

cuộn dây của phần ứng (ngược chiều với điện áp nguồn cấp vào phần ứng)

với: EMF: điện áp tạo ravới: EMF: điện áp tạo ra

KE: hằng số dựa vào cấu tạo động cơ

φ: từ thông

S: tốc độ động cơ (rpm)

Điện áp thực trên phần ứng

S: tốc độ động cơ (rpm)

với: VA: điện áp thực trên phần ứng

VTn: điện áp nguồn cấp vào phần ứngCEMF: điện áp tạo ra bởi động cơ

IA: dòng điện phần ứng

RA: trở kháng phần ứng

Trang 18

Lưu ý: khi động cơ làm việc, dòng điện trên phần ứng giảm đi

Động cơ DC g

Đường đặc tính (moment - tốc độ) của động cơ nam châm vĩnh cữu (permanent magnet)

Trang 19

Thí dụ: Xác định tốc độ động cơ và dòng điện

ầ

phần ứng trong những trường hợp sau:

Trang 20

Động cơ DC g

Điều khiển động cơ

• Bộ khuếch đại công suất: dùng các mạch khuếch đại tín hiệu tương tự

• Bộ điều chế độ rộng xung: tạo ra các xung DC ở mức điện áp cố định

Động cơ DC g

• Mạch khuếch đại tín hiệu tương tự

Trang 21

Đảo chiều động cơ

• Hiệu quả về mặt năng lượng (ít tiêu hao công suất ở những mạch đóng/mở)

Trang 22

Động cơ DC g

Động cơ DC không chổi than g g

Nguyên lý làm việc của động cơ DC không chổi than 3 pha

Trang 23

Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển pha

Ưu điểm: có độ ổn định cao sử dụng hiệu quả và dễ điều khiển

Ưu điểm: có độ ổn định cao, sử dụng hiệu quả và dễ điều khiển

Động cơ bước g

Trang 24

Ảnh hưởng của tải lên động cơ

Chế độ kích

• Động cơ 2 pha

Trang 25

• Động cơ 4 pha

Trang 26

• Động cơ 2 / 4 pha

- Nếu sử dụng như động cơ 2 pha: dây 2 và dây 5 không sử dụng

- Nếu sử dụng như động cơ 4 pha: dây 2 và dây 5 được dùng như điểm chung

• Động cơ bước từ trở thay đổi (variable-reluctance stepper motor): khi rotor

không phải là nam châm vĩnh cữu, mà được cấu tạo từ lõi sắt non

Trang 27

Ưu điểm: rotor dễ chế tạo để tăng số răng→ tăng số bước

Trang 30

Động cơ AC g

Trang 31

Khi có từ trường quay xung quanh thanh dẫn, nó sẽ cảm ứng và tạo

nên dòng điện chạy qua các thanh dẫn của rotor Dòng điện làm cho

thanh dẫn có từ trường Từ trường này tương tác với từ trường quay

trên stator tạo nên một moment xoắn trên trục động cơ

Tốc độ quay của rotor luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường quay để luôn tồn tại chuyển độngtương đối giữa stator và rotor (từ trường quay) Điều này thể hiện qua hệ số trượt

với: Ss: tốc độ đồng bộ của stator (rpm)

Srr: tốc độ quay của rotor (rpm)

f: tần số của nguồn điện AC P: số cực của 1 pha

Động cơ AC g

Điều khiển động cơ

Tiêu đề	Cơ cấu tác động
Tác giả	C.B. Pham
Trường học	Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật điều khiển tự động
Thể loại	Tài liệu giảng dạy
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	2,41 MB