LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, chương 3 ppsx

Hiện nay đo tốc độ trong hệ truyền động, người ta thường dùng máy phát tốc một chiều, phát tốc xoay chiều và các bộ đo tốc độ xung và số.. Máy phát tốc một chiều Yêu cầu với máy phát tốc

Chương 3: Thiết bị đo lường tốc

độ

Tốc độ truyền động là đại lượng điều chỉnh chính, vì vậy thiết bị đo tốc độ có vai trò quan trọng quyết định tới chất lượng động và tĩnh của truyền động Hiện nay đo tốc độ trong hệ

truyền động, người ta thường dùng máy phát tốc một chiều, phát tốc xoay chiều và các bộ đo tốc độ xung và số

1 Máy phát tốc một chiều

Yêu cầu với máy phát tốc một chiều là điện áp một chiều có chứa ít thành phần xoay chiều tần số cao và tỷ lệ với tốc độ động cơ, không bị trễ nhiễu về giá trị và dấu so với biến đổi đại lượng đo Ngoài ra còn có yêu cầu là điện áp một chiều phát ra không phụ thuộc vào tải, vào nhiệt độ

Để đảm bảo yêu cầu trên, máy phát tốc một chiều phải có từ thông không đổi trong toàn vùng điều chỉnh tốc độ Vì vậy phải hạn chế tổn thất mạch từ bằng việc sử dụng vật liệu từ có từ trễ hẹp và sử dụng lá thép kỹ thuật điện mỏng (hạn chế tổn thất dòng điện xoay) Độ chính xác của máy phát tốc một chiều phụ thuộc vào phụ tải, mặt khác nhiệt độ cuộn dây thay đổi ảnh hưởng tới điện trở phần ứng máy phát làm cho điện áp của máy phát thay đổi

Hình 2.12 Đặc tính đo máy phát tốc một chiều

Để đảm bảo chất lượng điều chỉnh, các thành phần xoay chiều không được vượt quá 10% thành phần một chiều và bảo đảm quan hệ tuyến tính giữa điện áp ra và tốc độ với sai số nhỏ nhất là 1%

Khi từ thông máy phát không đổi đổi, điện áp đầu ra phát tốc

U w = K w w - R ưp I - rU ct

Nếu chọn điện trở đủ lớn và gần đúng, ta có

U = K.

Khi có bộ lọc đầu ra thì hàm truyền của máy phát tốc:

FfF(p)

p 1

K )

p (

) p ( U

f









trong đó:

Kw - hệ số tỷ lệ

I - dòng tải của máy phát

Rư - điện trở phần ứng máy phát

tfw - hằng số thời gian bộ lọc

U 0

N S N

S N S N S

&

+

Hình 2.13 Mạch nguyên lý đo tốc độ bằng máy phát tốc một

chiều

2 Máy phát tốc xoay chiều

Phần roto là phần nam châm vĩnh cửu, stato là cuộn dây Điện áp ra máy phát tốc

U0 = K..cosppt

là xoay chiều Biên độ và tần số của nó tỷ lệ với tốc độ quay Phát tốc không xác định được chiều quay, nên phải lắp thêm mạch xác định chiều quay Đối với máy phát một pha dùng 2 cuộn dây đặt lệch nhau 90o Còn đối với máy phát 3 pha phải dùng mạch xác định thứ tự pha để xác định chiều quay Để lấy

tín hiệu ra người ta dùng mạch chỉnh lưu, vì vậy Uw còn chứa sóng điều hòa Chính vì vậy máy phát tốc xoay chiều có số đôi cực lớn và tăng số pha

Hình 2.14 Mạch đo tốc độ bằng máy phát tốc xoay chiều ba pha

3 Đo tốc độ bằng xung và số

Hình 2.15 Đo tốc độ xung bằng đầu đo điện từ

Máy phát tốc xung phát ra z xung trong một vòng quay, tần số xung ra:

f = 

2 Z

Đo tốc độ xung thường dùng hai loại: dùng điện từ và loại bằng bán dẫn quang Để đánh giá chiều quay, ta phải dùng 2 đầu đo đặt lệch nhau 90o Như vậy trên đầu ra của nó ta nhận được hai tín hiệu A, B lệch nhau 90o điện Xung A sau khi được sửa xung trong mạch M, lấy sườn trước và định độ rộng xung đưa vào cửa S của trigơ RS

Như vậy trên đầu Q: Q = 1 khi S = 1 và R = 0 trên hình 2.10 chiều quay ngược chiều kim đồng hồ

a) Bộ nhân xung: để nâng cao độ chính xác người ta cần tăng số

lượng xung trong một vòng quay, tuy vậy việc tăng số vạch chia để tăng số xung trong một vòng quay sẽ bị giới hạn bởi độ tác động nhanh của phần tử quang điện, thí dụ bán dẫn silic cho phép tần số 400kHz, hoặc phải tăng kích thước của đĩa đo Nếu

+

M

&

&

R

Q

Q

&

A

B

A1

A2

hai giới hạn này đã bị giới hạn người ta thiết lập mạch nhân xung để tăng số xung trên đầu ra

b) Lấy tín hiệu tương tự trên đầu ra phát tốc xung với mục đích tạo ra tín hiệu Uw trên đầu ra của phát tốc xung ta dùng mạch

biến đổi f/U.

Hình 2.16 Đo tốc độ xung bằng đầu đo quang điện

c) Chuyển tín hiệu phát tốc xung ra tín hiệu số

Nếu như trong hệ điều khiển cần lấy số liệu bằng số tín hiệu tốc độ, thường người ta dùng máy phát tốc xung sau đó biến đổi ra số đưa vào máy tính Có 2 phương pháp:

- Đo tần số (đếm xung trong thời gain Tm): độ chính xác của thiết bị đo sẽ lớn nhất khi ở tốc độ cực đại, còn tốc độ càng thấp thì độ chính xác càng giảm

- Đo chu kỳ (đếm xung nhịp giữa 2 xung): ở tốc độ, độ chính xác là cao nhất điều này phù hợp với yêu cầu truyền động Tuy nhiên nhược điểm là dung lượng bộ đếm tỷ lệ nghịch với tốc độ

B

A1

A2

t t t t

R =1, S = 0 R = 0, S = 1

Chiều quay thuận Chiều quay ngược

Hình 2.17 Mạch xác định chiều quay