Chương1: Những khái niệm và chỉ tiêu cơ bản của hệ điện cơ

Tổng hợp hệ điện cơ là môn học chuyên ngành của ngành Tự động hóa, đây có thể xem là kiến thức tổng hợp của nhiều học phần cơ sở ngành và chuyên ngành. Trong nhiều năm qua, đã có khá nhiều tài liệu trong và ngoài nước đề cập đến các kiến thức thuộc lĩnh vực này, tuy nhiên một giáo trình chuẩn và đầy đủ phù hợp với chương trình đào tạo kỹ sư điện chuyên ngành Tự động hóa xí nghiệp công nghiệp của Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp còn thiếu. Để đáp ứng yêu cầu đào tạo, đặc biệt là đào tạo theo hệ thống tín chỉ, bộ môn Tự động hóa XNCN Khoa Điện tiến hành biên soạn giáo trình môn học Tổng hợp hệ điện cơ. Giáo trình gồm 10 chương theo chương trình môn học của ngành Chương1: Những khái niệm và chỉ tiêu cơ bản của hệ điện cơ Chương 2: Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ động cơ một chiều Chương 3: Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều sử dụng nhiều mạch vòng Chương 4: Hệ thống truyền động đảo chiều Chương 5: Hệ thống truyền động động cơ một chiều sử dụng BBĐ một chiều một chiều (Xung điện áp) Chương 6: Hệ thống tùy động vị trí Chương 7: Các loại hình cơ bản của hệ điều tốc động cơ không đồng bộ hệ thống điều tốc điều chỉnh điện áp Chuơng 8: Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ bằng phương pháp thay đổi tần số Chương 9. Hệ thống điều tốc nối cấp động cơ không đồng bộ rotor dây quấn Chương 10. Hệ thống điều tốc biến tần của động cơ đồng bộ

Khoa §iÖn - Bé m«n T§H

Tr êng §¹i häc KTCN

Th¸i Nguyªn

Tæng hîp hÖ ®iÖn c¬ 1

Ch ương I: ng I: Những khái niệm và chỉ tiêu cơ bản của hệ điện cơ

Ch ương I: ng II: Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ

động cơ một chiều

Ch ương I: ng III: Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều sử dụng nhiều mạch vòng

Ch ương I: ng IV: Hệ thống truyền động đảo chiều

Ch ương I: ng V: Hệ thống truyền động động cơ một chiều sử dụng BBĐ một chiều - một chiều (Xung điện áp)

Ch ương I: ng VI: Hệ thống tùy động

Ch ương I: ng VII: Các loại hình cơ bản của hệ điều tốc động cơ không

đồng bộ hệ thống điều tốc điều chỉnh điện áp

Ch ương I: ng VIII: Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng ph ơng pháp thay đổi tần số

Chương IX: Hệ thống điều tốc nối cấp động cơ không đồng bộ ng IX: Hệ thống điều tốc nối cấp động cơ không đồng bộ rotor dây quấn

Ch ương I: ng X: Hệ thống điều tốc biến tần động cơ đồng bộ

Giáo trình Tổng hợp hệ điện cơ do bộ môn Tự động hoá - Khoa

Điện biên soạn

- Sách tham khảo:

[1] Trần Thọ, Võ Quang Lạp (biên khảo); Cơ sở điều khiển tự động truyền

động điện; NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội,2004

[2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, D ơng Văn Nghi; Điều chỉnh tự động truyền động điện; NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2002.

[3] Bùi Đình Tiếu; Cơ sở truyền động điện tự động; NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1984.

[4] Võ Quang Lạp, Trần Xuân Minh; Giáo trình Kỹ thuật biến đổi; Tr ờng đại học kỹ thuật công nghiệp, Thái Nguyên, 1998.

[5] Cyril W Lander; Power Electronics; 1993.

Những khái niệm và chỉ tiêu cơ bản của hệ điện cơ

1.1 Khái niệm chung về hệ điện cơ

1.1.1 Khái niệm chung

Hệ điện cơ là các hệ thống dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng và khống chế tự động cơ năng đó

Phần cơ bản của hệ điện cơ là hệ thống điều chỉnh

tự động truyền động điện (ĐCTĐTĐĐ).

Mục tiêu cơ bản của hệ ĐCTĐTĐĐ là phải đảm bảo giá trị yêu cầu của các đại l ợng điều chỉnh mà không phụ thuộc tác động của các đại l ợng nhiễu lên hệ điều chỉnh

HÖ thèng §CT§T§§ cã cÊu tróc chung ® îc tr×nh bµy trªn h×nh 1.1.

1.1.2 Phân loại hệ điện cơ

Việc phân loại hệ thống điều chỉnh tự động truyền

động điện th ờng có nhiều cách, tuỳ vào mục đích.

Phân loại theo động cơ truyền động:

Ph©n lo¹i theo cÊu tróc hoÆc thuËt to¸n ®iÒu khiÓn:

- HÖ §CT§T§§ ®iÒu khiÓn thÝch nghi

- HÖ §CT§T§§ ®iÒu khiÓn mê

1.1.2 Phân loại hệ điện cơ

Phân loại theo nhiệm vụ chung:

- Hệ ĐCTĐTĐĐ duy trì đại l ợng điều chỉnh (đại l ợng ra) theo l ợng đặt tr ớc không đổi Ví dụ: Hệ duy trì tốc độ,

…

- Hệ ĐCTĐTĐĐ tùy động (hệ bám), là hệ điều khiển

vị trí yêu cầu điều khiển tự động l ợng ra theo l ợng đặt biến thiên tùy ý Các hệ này th ờng gặp ở các các hệ truyền

động quay anten, ra đa, cơ cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, …

1.1.2 Phân loại hệ điện cơ

Phân loại theo nhiệm vụ chung:

- Hệ ĐCTĐTĐĐ điều khiển ch ơng trình, thực chất cũng là hệ điều khiển vị trí nh ng đại l ợng điều chỉnh đ ợc

điều khiển tự động tuân theo l ợng đặt biến thiên theo một

ch ơng trình định tr ớc Đại l ợng điều chỉnh trong hệ thống này th ờng là các quỹ đạo chuyển động phức tạp trong không gian, cho nên cấu trúc của nó th ờng nhiều trục Ch

ơng trình điều khiển ở đây đ ợc m hóa ghi vào bìa, băng ã hóa ghi vào bìa, băng

từ, đĩa từ, …

1.1.2 Ph©n lo¹i hÖ ®iÖn c¬

Ph©n lo¹i theo nhiÖm vô chung:

Chóng ta th êng gÆp c¸c hÖ ®iÒu khiÓn ch ¬ng tr×nh ë c¸c trung t©m gia c«ng c¾t gät kim lo¹i, c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt cã robot HÖ ®iÒu khiÓn ch ¬ng tr×nh cã cÊu tróc phøc t¹p nhÊt vµ th êng ® îc thiÕt kÕ ë d¹ng ®iÒu khiÓn sè (NC) hoÆc ®iÒu khiÓn sè cã sö dông m¸y tÝnh (CNC - Computer Numeric Control).

2/ Bài toán tổng hợp tham số: thực hiện khi đ biết ã hóa ghi vào bìa, băng

cấu trúc và l ợng tác động đầu vào của hệ, ta cần xác định các tham số của các bộ điều khiển.

3/ Bài toán tổng hợp cấu trúc - tham số: thực hiện khi đ biết qui luật biến thiên của l ợng đầu vào và ra của ã hóa ghi vào bìa, băng

hệ, ta cần xác định cấu trúc của hệ và đặc tính, tham số các bộ điều khiển.

1.3 Các chỉ tiêu cơ bản

1.3.1 Các chỉ tiêu chung

Để đánh giá các hệ điều chỉnh tự động truyền động

điện ng ời ta th ờng dựa vào một số chỉ tiêu chung nh sau:

nD

n



i 1 i

n n



 

oi i t

0i

n ns

1.3 Các chỉ tiêu cơ bản

1.3.2 Độ chính xác của hệ thống ĐCTĐTĐĐ trong chế độ xác lập và tựa xác lập

Hình 1.2: Sơ đồ khối (a) và đặc tính quá độ (b)

R(t), e(t), C(t)

C(t ) R(t)

e(t)

t

i N

d N t C

+ t



Một hệ có tất cả các hệ số sai lệch đều bằng không thì đ

ợc gọi là hệ chính xác tuyệt đối.

1.3.2.2 Các biểu thức xác định các hệ số sai lệch

Hàm truyền sai lệch theo tín hiệu vào:

F0(s) R(s)

C lim F s C C s

s

KÕt hîp c¸c biÓu thøc (1.9), (1.10) víi (1.11) ta rót ra:

1.3.3 Các tiêu chuẩn sai lệch

1 Tiêu chuẩn tích phân bình ph ơng sai lệch (ISE) Theo tiêu chuẩn này, chất l ợng của hệ đ ợc đánh giá bởi tích phân sau: