http://www.ebook.edu.vn 55Chương VIII Tự động điều chỉnh vμ ổn định 8.1.Khái niệm về tự động điều chỉnh vμ ổn định 8.1.1.Tự động điều chỉnh * Tự động điều chỉnh: Là phương pháp sử d
Trang 1http://www.ebook.edu.vn 55
Chương VIII
Tự động điều chỉnh vμ ổn định
8.1.Khái niệm về tự động điều chỉnh vμ ổn định
8.1.1.Tự động điều chỉnh
* Tự động điều chỉnh: Là phương pháp sử dụng các tín hiệu điện tác động lên hệ
thống cần điều khiển để làm thay đổi các đại lượng vật lí của hệ thống đó
* Ví dụ: Hệ thống máy phát - động cơ thông qua tín hiệu điều chỉnh Ikt của MF
mà ta điều chỉnh được tốc độ động cơ
8.1.2 Tự động ổn định: Là khả năng của hệ thống khi có những biến đổi sẽ tự
phục hồi được chế độ ban đầu Muốn thế cần có các khâu hồi tiếp( hay phản hồi)
và khâu tự động điều chỉnh và các khâu chung gian khác như hình vẽ 8-1
8.1.2 Phạm vi điều chỉnh và đại lượng đặc trưng
1 Phạm vi điều chỉnh: Là tỷ số giữa các giá trị vật lí lớn nhất và nhỏ nhât của
hệ thống điều chỉnh được để có một giá trị đầu ra có thể không đổi
Kí hiệu phạm vi điều chỉnh D
D =
min
max
A
A
Trong đó: Amax là gía trị lớn nhất có thể điều chỉnh được
Amin là gía trị nhỏ nhất có thể điều chỉnh được
Ví dụ: Máy ổn áp gia đình phạm vi điều chỉnh từ 240 ữ 40V sao cho điện áp ra ở 240V
D =
1
6 40
240 = suy ra D = 6 ữ 1
2 Đại lượng đặc trưng: Trong thực tế hệ thống TĐĐ có moọt số đại lượng vật lý
thường được tự động điều chỉnh là: Tốc độ, điện áp, dòng điện
8.2.Điều chỉnh ổn định điện áp
8.2.1.Nguyên lý điều chỉnh ổn định trên tổ máy MFĐB3 pha :Việc vận hành
MFĐ đòi hỏi phải tự động điều chỉnh điện áp, tần số, công suất ( P,Q) và biiện pháp hoà đồng bộ
* Tự động điều chỉnh ổn điịnh điện áp
+ Điện áp MFĐ ĐB được tự động điều chỉnh ổn định bằng cách tự động điều chỉnh IKT
+ Có nhiều sơ đồ điều chỉnh khác nhau như dùng chỉnh lưu có điều khiển hoặc cuộn dây điện kháng …vvv
* Một sơ đồ dùng chỉnh lưu có điều khiển để tự động điều chỉnh IKT như hình vẽ 8-2 sau
Thông qua khối đo lường và so sánh thực hiện chức năng so sánh điện áp trên cực của MF và điện áp định chuẩn( UMF <Uđm) Sự sai lệch điện áp được đưa đến
Trang 2http://www.ebook.edu.vn 56
bộ tự động điều chỉnh điện áp → máy phát xung( FX) → bộ chỉnh lưu có điều khiển→ làm biến thiên IKT của máy phát giữa cho điện áp không đổi
* Tự động điều chỉnh tần số: Bằng cách tự động điều chỉnh tốc đọ động cơ sơ cấp.Ta biết MFĐ thường có cơ cấu li tâm vậy khi tốc độ mà thay đổi thì lực li tâm tác động vào cơ cấu làm tự động đóng, mở thêm lượng nước, hoặc lượng hơi vào tua bin để giữ cho tốc độ động cơ không đổi khi đó gĩ cho tần số không đổi
* Tự động điều chỉnh công suất
+ Điều chỉnh công suất tác dụng: Bằng cách điều chỉnh Psc muốn điều chỉnh Psc
ta điều chỉnh lượng nước, hoặc lượng hơi vào tua bin
+ Điều chỉnh công suất phản kháng: Bằng cách điều chỉnh IKT
8.2.2 Nguyên lý điều chỉnh ổn định trên tổ máy MFĐXC 1 pha ( Tương tự
như 3 pha)
8.2.3 Các mạch điện ổn áp thông dụng như sơ đồ hình 8-3 sau
+ Con chạy S được điều khiển lên xuống bằng động cơ chấp hành nhằm thay đổi
số vòng dây quấn thứ cấp MBATN đểduy trì điện áp U2 không đổi
+ Cụ thể khi U2 thay đổi thì tín hiệu ra sau khối đo lường lấy mẫu vào so sánh rồi
đưa vào bộ khuyếch đại → đưa vào khối điều khiển động cơ → động cơ M quay thuận thuận đẩy con trượt đI lên hoặc đI xuống để U2 tăng lên hoặc giảm xuống bằng với Uđm
8.3.Điều chỉnh ổn định tốc độ
8.3.1.Nguyên tắc điều chỉnh ổn định tốc độ ĐCĐ 1chiều và xoay chiều
Để đảm bảo công nghệ phức tạp khác nhau, nâng cao mức độ tự động, năng xuất của hệTĐĐ cần phảI điều chỉnh tốc độ của máy theo yêu cầu công nghệ Người
ta có thể điều chỉnh bằng phương pháp cơ, có thể bằng phương pháp điện
Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện như điều chỉnh theo nguyên tắc dòng
điện, tốc độ, tần số …vv
8.3.2 Điều chỉnh ổn định tốc độ ĐCĐ 1chiều
dm K
R dm K
Udm
) (
Σ
ư
Ta thấy mối quan hệ ω = f(M) phụ thuộc vào các thông số điện như U,RƯ∑ Ф…vv Sự thay đổi các thông số này dẫn đến họ đặc tính thay đổi khác nhau Vậy động cơ điện một chiều có thể điều chỉnh tốc độ bằng các phương pháp sau
Phương pháp1: Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp phần ứng
* Sơ đồ nguyên lý nối dây và họ đường đặc tính như hình vẽ 8-4a
+ Giả sử ĐC đang làm việc tại điểm A trên đường đặc tính cơ tự nhiên số 1 ứng với Mđm, U1 = Uđm như hình 8-4b
Khi điện áp giảm từ U1 xuống U2( tức U2 <Uđm = U1) động cơ thay đổi điểm làm việc từ điểm A trên đường 1 sang điểm B sang đương số 2 và giảm tốc độ xuống
điểm D ( Vì MB < MC) nên ĐC giảm tốc độ có ωD < ωAvòng quay ổn định ở điểm
Trang 3http://www.ebook.edu.vn 57
D ứng với U2
+ Tương tự khi điện áp giảm khi điện áp giảm từ U1 xuống U3 tức là U giảm quá mạnh thì tốc độ động cơ đang từ cao giảm quá nhanh Quá trình giảm tốc độ quá nhanh như thế có thể xảy ra quá trình hãm tái sinh như đoạn EC trên đường đặc tính số 3
+ Khi ĐC đang làm việc tại điểm I trên đường số 5 ứng với U5 <Uđm muốn tăng
U lên U4 thì động cơ sẽ chuyển điểm làm việc từ điểm I ứng với ωI và MC sang
điểm G và tăng tốc đến điểm H ứng với ωH trên đường số 4 ứng với U4 vì
MG>MC nên động cơ tăng tốc( Chỉ cho phép tăng tốc độ đến điểm làm việc ứng với Uđm ) như hình 8-4b
* Đặc điểm phương pháp này
+Phương pháp này chỉ thay đổi U về phía giảm( U ≤UĐM) nên phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh giảm tốc độ
+ Điện áp phần ứng càng giảm thì tốc ddoj động cơ càng giảm
+ Chỉ thay đổi tốc độ ĐC về phía giảm áp( Vì có thể thay đổi UƯ ≤ Uđm )
+ Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn dảI điều chỉnh
+ Điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh D = 10 ữ 1
b Phương pháp2: Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở phần ứng
* Sơ đồ nối dây và họ đường đặc tính như hình vẽ 8- 5a và 8- 5b
* Đặc điểm phương pháp này
+ RƯ∑ càng tăng thì ω động cơ càng giảm
+ Độ cứng đặc tính cơ giảm khi tăng điện trở ở mạch phần ứng
+ Điện trở phần ứng càng tăng độ dốc đặc tính càng lớn đặc tính cơ càng mềm,
độ ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn
+ Chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm Vì chỉ có theer tăng thêm điện trở vào mạch phần ứng
+ Điều chỉnh trơn trong dảI điều chỉnh D = 5 ữ 1
c Phương pháp3: Điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông
* Muốn thay đổi từ thông động cơ ta thay đổi IKT Muốn thay đổi IKT bằng cách thay đổi RKT mắc nối ở mạch kích từ như hình vẽ 8- 6a và họ đường đặc tính cơ như hình vẽ 8- 6b sau
* Đặc điểm của phương pháp này
+ Từ thông càng giảm tốc độ động cơ càng lớn
+ Độ cứng đặc tính cơ giảm khi từ thông giảm
+ Điều chỉnh trơn trong dảI điều chỉnh D = 3 ữ 1
+ Chỉ thay đổi tốc độ động cơ về phía tăng Vì chỉ có thể thay đổi RKT về phía tăng để làm giảm IKT ( IKT < Iđm )
Trang 4http://www.ebook.edu.vn 58
8.3.3.Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều
Từ phương trình đặc tính cơ
M =
Xnm S
R R S
R ph U
+
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡ + ω
1 3
a.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi R P mạch phần ứng rôto
* Sơ đồ nguyên lí và đường đặc tính như hình vẽ 8-7a và 8- 7b sau
* Đặc điểm
+ Phương pháp này chỉ áp dụng cho động cơ điện KĐB rôto dây quấn
+ Phương pháp này chỉ điều chỉnh tốc độ về phía giảm
+ Tốc độ càng giảm đặc tính càng mềm tốc độ càng kém ổn định
+ Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số mô mem tải Mô mem tải càng nhỏ dảI
điều chỉnh càng hẹp
+ Khi điều chỉnh sâu độ trượt càng tăng và tổn hao năng lượng khi điều chỉnh càng lớn
+ Phương pháp này có thể điều chỉnh trơn nhờ biến trở nhưng do dòng phần ứng lớn nên thường được điều chỉnh theo cấp
b Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp nguồn đặt vào phần cảm động cơ
* Sơ đồ nguyên lí và đường đặc tính như hình vẽ 8-8a và 8- 8b sau
* Đặc điểm
+ Phương pháp này chỉ thay đổi về phía giảm điện áp( U < Uđm) nên chỉ thay đổi tốc độ động cơ về phía giảm
+ Khi giảm điện áp thì mô mem tới hạn giảm mạnh trong khi đó ω0 giữ nguyên nên khi điều chỉnh về tốc độ giảm thì đặc tính cơ giảm độ cứng và ổn định tốc độ kém
+ Đặc tính cơ của động cơ thường có độ trựt tới hạn nhỏ nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần cảm thường kết hợp với tăng điện trở ở mạch phần ứng để tăng độ trượt tới hạn do đó tăng được dảI điều chỉnhlớn hơn
c Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số của nguồn cấp
Từ công thức ω0 =
P
f 1
2Π
hoặc n =
P
f 1
60
Ta thấy khi thay đổi tần số sẽ thay đổi được tốc độ động cơ
* Sơ đồ nguyên lí và đường đặc tính như hình vẽ 8-9a và 8- 9b sau
* Đặc điểm
+ Tần số càng cao thì tốc độ càng lớn
+ Khi giảm f < fđm thì cảm kháng của động cơ giảm, dòng điện tăng do đó mô mem tới hạn càng lớn.Vây để tránh cho động cơ bị quá dòng ta phải tiến hành
Trang 5http://www.ebook.edu.vn 59
giảm cả điện áp sao cho const
f
U =
+ Khi giảm f > fđm ta không thể tăng điện áp U > Uđm được nên đặc tính cơ giữ
được mô mem tới hạn
d Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi số đôi cực
Từ công thức ω0 =
P
f 1
2Π
hoặc n =
P
f 1
60
Ta thấy khi thay đổi số đôi cực sẽ thay đổi được tốc độ động cơ
Muốn thay đổi số đôi cực bằng cách thay đổi cách nối cuộn dây Stato động cơ + Sơ đồ chuyển đổi cuộn dây Stato động cơ có 2P = 4 chạy tốc độ chậm động cơ
đấu tam giác sang 2P = 2 động cơ đấu YY kép chạy tốc độ nhanh như hình vẽ 8- 10a hoặc 8-10b và đường đặc tính cơ như hình vẽ 8- 10c
8.3.4.Điều chỉnh tốc độ động cơ điện gia dụng
1.Điều chỉnh tốc độ độnh cơ điện bằng cách thay đổi điện áp
* Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ (quạt bàn dùng Triac) xem lại mạch 6.2.6
* Mạch điều khiển tốc độ ĐCĐ máy khâu bằng chiết áp VR như hình vẽ 8-11
2 Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ điện bằng cuộn dây số ngoài( quạt trần)
Như hình vẽ 8-12
+ Khi bật số 1 quạt chạy với tốc độ lớn nhất
+ Khi bật số 5 quạt chạy với tốc độ chậm nhất
3.Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ điện bằng cuộn dây số trong ( quạt bàn)
như hình vẽ 8-13
+ Khi bật số 1 quạt chạy với tốc độ nhanh nhất Vì điện áp nguồn đặt trực tiếp vào cuộn dây làm việc
+ Khi bật số 3 quạt chạy với tốc độ chậm nhất Vì điện áp nguồn đặt vào cuộn dây làm việc rơI bớt một hần trên cuộn dây số1 và số2
+ Về cách chế tạo: Các cuộn dây số có thể lồng chung rãnh với cuộn làm việc hoặc cuộn khởi động có số bối dây bằng số bối dây của cuộn làm việc nhưng có
đường kính dây và số vòng dây nhỏ hơn cuộn làm việc
4.Điều chỉnh tốc độ ĐCĐ bằng cách thay đổi số đôi cực: Muốn thay đổi số
đôi cực bằng cách quấn lại hoặc đấu lại cuộn dây
8.4.Điều chỉnh ổn định nhiệt độ
8.4.1.Khái quát chung
+ Trong đời sống sản xuât cũng như trong sinh hoạt yêu cầu sử dụng nhiệt năng
rất lớn nhưng tuỳ theo từng lĩnh vực mà nhiệt năng được sử dụng với các mục
đích khác nhau
+ Ví dụ: Trong công nghiệp nhiệt năng dùng để sấy hoặc để nhiệt luyện, để nấu chảy kim loại Còn trong đời sống sinh hoạt nhiệt năng dùng để nấu hoặc để bảo
Trang 6http://www.ebook.edu.vn 60
quản thực phẩm ( Tủ lạnh, máy điều hoà nhiệt độ )
+ Nhiệt năng đều được sản xuất từ các nguồn khác nhau
+ Trong quá trình sử dụng nhiệt năng cần được ổn định ở một giá trị đặt trước theo yêu cầu Vì vậy cần có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ có thể bằng cơ học, có thể tự động hoá thông qua các thiết bị như cảm biến nhiệt, hệ thống đo lường, hệ thống rơ le điều chỉnh nhiệt độ
8.4.2.điều chỉnh ổn định lò nhiệt nóng( xem lại sơ đồ 6.2.5)
+ Thiết bị sinh nhiệt thường dùng dây điện trở hoặc phương pháp hồ quang điện
+ Việc khống chế nhiệt độ lò thường thực hiện bằng cách tự động đóng mở
nguồn cấp điện cho lò Thiết bị dùng để tự động khống chế là rơ le nhịêt loại có tiếp điểm hoặc loại không có tiiếp điểm là rơ le điều chỉnh nhiệt độ thông qua cảm biến nhiệt, điện trở nhiệt và IC…vvv
8.4.3.Điều chỉnh ổn định nhiệt lạnh
+ Trong quá trình vận hành hệ thống lạnh nhiệt độ của đối tượng cần lạnh thường
bị biến động do tác động của các dòng nhiệt khác nhau từ môI trường bên ngoài vào hoặc ngay từ bên trong buồng lạnh
+ Để giữ được nhiệt độ không đổi hoặc chỉ thay đổi trong phạm vi cho phép là một việc làm rất cần thiết.Muốn vậy ta cần phảI có bộ phận điều chỉnhtự động hệ thống làm việc của máy lạnh Ngoài chức năng điều khiển và làm lạnh còn có chức năng đo lường, bảo vệ hệ thống lạnh
Chương IX Trang bị điện xí nghiệp 9.1.Tủ điện hạ áp vμ tủ bù
9.1.1 Tủ điện hạ áp:
Tủ điện hạ áp thường dùng vỏ bằng kim loại.Trong tủ có các thiết bị đóng cắt tới 600V Tủ có thể làm việc với nhiệt độ môi trường - 300 ữ 400
nhưng không làm việc được môI trường dễ nổ
1.Phân loại tủ hạ áp:
Có 2 loại kết cấu tủ hạ áp đó là loại lắp đặt trong nhà và loại lắp đặt ngoài trời Về thiết bị bên trong của 2 loại này chúng đều như nhau Nó gồm các thiết
bị đóng cắt, bảo vệ, đo lường…vvv
2.Nguyên lý hệ thống phân phối điện
Nguồn điện từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ điện phảI truyền tảI trên
đường dây dài với điện áp cao thì rất cần phải qua các máy biến áp Bởi vì nếu ta tăng điện áp của đường dây lên cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ nhỏ đi, tiêt kiệm được kim loại màu
Mặt khác dòng điện dây giảm sẽ giảm được các tổn hao trên điện trở
đường dây.Do vậy ở đầu đường dây bao giờ cũng đặt máy biến áp tăng áp Điện