www.tinhgiac.com bai tap lon truyen dong dien tu dong

www.tinhgiac.com bai tap lon truyen dong dien tu dong tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập l...

Trường DHSPKT Vinh Bai Tap Dai Khoa Điện

Khoa Điện

Bộ môn lý thuyết chuyên ngành

BÀI TẬP LỚN TRUYÊN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG

Họ và tên sinh viên: Lê Đức Anh Lớp:Đại học liên thông điện K3A

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán các tham số cho hệ truyền động T-Ð

a/ Số liệu cho trước:Cho hệ truyền động T-Ð (thyristor-động cơ điện một chiều)có sơ đồ nguyên lý như hình vẽ

Hệ thông điều tốc hai mạch vòng tốc độ quay và dòng điện:

Ra -Bộ điểều chính tốc độ quay;Ñ)¡-Bộ điều chỉnh dòng điện ; FT- Máy phát tốc ;

FEX - Máy phát xung điều khiển các tiristor của BĐÐ ; CBD — Cảm biển dòng điện

\Uca — điện áp chủ đạo(điện áp đặt tốc độ );w„ (uy = ‡ ) — Điện áp phản hôi tốc độ, u, - Điện

áp đặt dòng điện; u; (w = I ) — Điện áp phản hôi âm dòng điện

Bộ chỉnh lưu sơ đồ cầu 3 pha,hệ khuếch đại của bộ chỉnh lưu : Kẹ =48, Động cơ điện một chiều

:220 (V),150(A),1200(vòng/phút) ,R„ =0.3(O),hệ số quá tải cho phép 4 _=l,5 Tổng trở mạch rotor: Rg = 0,3 (Q)

Hang s6 thoi gian T, =0,07(s) , Tm =0,22(s).Hé sé phan hồi dòng điện 2 = 0,05 V/A

(~10V/1,3 lạm)

Hệ số phản hồi tốc độ z = 0,008 Vphut/vong (* 12V/nam),

Trường ĐHSPKT Vinh Bài Tập Dài Khoa Điện

B/ Yêu câu của hệ thông:

Chỉ tiêu trạng thái ôn định:không có sai số tĩnh;

Chỉ tiêu trạng thái động:Lượng quá điều chỉnh dòng điện Ø,„„„ S5%

Lượng quá điều chỉnh tốc độ khi khởi động không tảiđến tốc độ quay

định mức ø,, <9%

C/ Nội dung cần thực hiện:

1/Xây dựng sơ đồ câu trúc của hệ

2/Xác định các tham số của sơ đồ cấu trúc hệ truyền động

3/Xác định tham số bộ điều chỉnh ôn định dòng điện

4/Xác định tham số bộ điều chỉnh tốc độ của hệ truyền động

5/Khảo sát đặc tính động học của hệ bằng phần mềm Matlap và rút ra kết luận

6/Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ

D/Yêu cầu:

Thời gian nhận bài tập dài: I 8/04/2011 : Thời gian nộp bài tập dài:1 8/05/2011

Tài liệu tham khảo:

1/Bùi quốc khánh cùng các tác giả

Cơ sở truyền động điện ; NXBKHKT 2005

2/Bùi Quốc Khánh,Nguyễn Văn Liễu

Điều chỉnh tự động truyền động điện.NXBKHKT 2003

3/Nguyễn Doãn Phước

Lý thuyết điều khiếnhệ tuyến tính;NXBKHKT 2002

Giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Minh Thư

Trường ĐHSPKT Vinh Bài Tập Dài Khoa Điện

I Xây dựng câu trúc của hệ thông:

Từ sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động T-ĐÐ ta có sơ đồ cấu trúc trạng thái 6n định:

*

Trong đó: + Rø:Bộ điều chỉnh tốc độ quay

+R¿ : Bộ điều chỉnh dòng điện

+ Uca : Dién ap chu đạo

+ AU,: Điện áp đặt vào tốc độ

+U;: Điện áp phản hồi âm dòng điện

+ Kb :Hệ số khuếch đại của bộ chỉnh lưu

+ Ka : Hệ số khuếch đại động cơ

+ /đ: Hệ số phản hồi âm dòng điện

+ z; Hệ sô phản hồi âm tôc độ

#s4(n)

Khoa Điện

* Sơ đồ câu trúc trạng thái động

B |

y

H Xác định các tham số của sơ đồ cấu trúc hệ truyền động

I„.R, 150.03

Độ sụt tốc độ : An =

C, Pr, 0,146 = 308,219(vong)

Uin ~Lin-R, _ 220-150.0,3 = 0,146 Nin 1200

Sai léch tinh trên đường đặc tính cao nhất:

9%=—^" — 199 = 2829 n,, + An, 1200 +308,219 — _ 20 A(9%

Nhận xét: Với hệ thống hở, sai lệch tỉnh lớn Do đó phải thực hiện hiệu chỉnh thành hệ thống

kín với phản hồi âm tốc độ và yêu cầu không có sai lệch tĩnh (S,% = 0)

Vậy ta sử dụng hệ thống điều tốc với phản hồi âm tốc độ sử dụng bộ điều chỉnh tỉ lệ có hệ số

khuyếch đại Ky=48 (bộ chỉnh lưu cầu 3 pha)

1 _ 1 C Dim 0,146

Kn = 7 Ky Ky Kp Ty=0,22(s); Tp=0,07(s) Theo dé ra cho chinh luu cau 3 pha t = 0,00167(s)

Điêu kiện ôn định:

Truong DHSPKT Vinh Bai Tap Dai

Khoa Điện

z?+Ty„.+T„.T„ _ 0,00167?+0,22.0,00167+0,22.0,07

1/ Xác định tham số của bộ điều chỉnh

** Nguyên tắc thiết kế:

Phương pháp phân tích mạch là đi từ trong ra ngoài,phân tích mạch vòng trong rồi mới phân tích mạch vòng ngoài.Ở đây,ta phân tích mạch vòng trong trước là mạch vòng dòng điện,sau

đó xem cả mạch vòng dòng điện là cả một khâu trong hệ thống điều tốc và tiếp tục thiết kế cho

mạch vòng ngoài là mạch vòng tốc độ

Trong tín hiệu đo dòng điện thường là dòng tín hiệu xoay chiéu,nén phai dat mot khau loc tan

số thấp có hăng số thời gian Toạ.Tuy nhiên khâu lọc lại làm cho tín hiệu phản hồi bị trễ.Để cân

bằng sự trễ ta đặt thêm một khâu lọc có cùng hằng số thời gian va tần số đầu vào tín hiệu đặt

Điện áp phản hồi nhận từ máy phát tốc thường nhấp nhô đổi chiều trong máy điện một chiều

gây ra nên ta cũng đặt một khâu lọc cùng hằng số thời gian va tần số vào tín hiệu đặt

* Sơ đồ cấu trúc trạng thái động như sau:

À — —

Rp

a.Thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện

* Đơn giản hoá sơ đồ đòng điện:Do T„ > Te nên sự thay đổi dòng điện nhanh hơn sự thay đôi tốc độ (nhanh hơn sự thay đôi Suất Điện Động E).Vì vậy ta bỏ qua tác đụng của nhiều sữ đụng trong mạch vòng dòng điện.Trong thời gian A¿ thì ta giả thiét rang AE, ~ 0 Gia thiết I(p)=0

Hệ thống tương đương như sau:

Trường DHSPKT Vinh Bai Tap Dai Khoa Điện

Ry

Tp

Xử lý gần đúng: T„Tep”+T„p + 1 z Tmp(Tep + 1)

Với điều kiện ø„ >3 1 , (1)

TT,

=> ——> R d R,

Vậy sơ đồ câu trúc của mạch vòng dòng điện:

Khoa Điện

Ux (Pp)

8

T,p+l

Biến đối sơ đồ ta có:

1

BK, Vp

=> Wa(p) = (7p +1) +.Œ/p +)

Thường do T >> Tạ¡ và 7 nên suy ra:

(T„p+1.(+1) (T,+z)p+1 =Ts,p +]

Điều kiện: ø<— |—— ; (2)

3WT.z

Đặt : Kạ = 8.K, ta có:

b

K

8 W,(p) A, >

Œy,p + 1).Œ,p +)

*Lwa chon cau tric:

Trường ĐHSPKT Vinh Bài Tập Dài

Khoa Điện

Ta thay răng mạch vòngd dòng điện không những chịu ảnh hưởng của nhiều bên ngoài mà theo

hệ thống yêu cầu của hệ thống có độ chính xác ca.Do đó ta hiệu chỉnh hệ thống về hệ thống

điển hình loại I với đối tượng điều khiển:

K,

(Ty,p +1).Z,p +1)

Ta thấy đối tượng có hai khâu quán tính nén su thay d6i của tín hiệu ra theo tín hiệu vào sẽ

Wa(p) =

chậm hơn nên bộ điều chỉnh phải có một khâu quán tính bậc cao ở đối tượng điều khién.Mat khác hệ thống điển hình loại I phải có một khâu tích phần nên ta chọn bộ điều chỉnh:

fp;›(p) = K„5P°`

¡ỊP

Voi tT, =T, = 0,07 (s),vi: Te> Ts;

#Xác định tham số bộ điều chỉnh:

Hàm truyền hệ hở của hệ thống sau khi hiệu chỉnh:

Wi (P) = Wppp(p) W„(p) = 1, p(Ls,p +1) _ pÁTy,p+1)

K= K,,-K, _ K„.8.K,

T\ TR,

Bộ chỉnh lưu dùng sơ đồ cầu 3 pha nên ta chọn z =1.67 (m/s).Mặt khác chọn To¡=0,001

Ta có : T;, = To¡ +z = 0,00167 +0,001 =0,00267

Xác định K„¡ theo tính năng bám:Theo yêu cầu đặt ra thì lượng quá điều chỉnh dòng điện Ø„„„ ⁄o S 59% nên tra tài liệu ta chọn Ø„„ % = 4,3% hay :

K.7y,=0,5 =>K=—— ° — =187,266 0,00267

Thay giá trị của K vào (*) ta có:

KTR, _ 187,266.0,07.0.3 _ 63g

Hàm truyền bộ điều chỉnh:

0,07 p +1

W ppp (P) = 1,638 0,07p

Hàm truyền của hệ thống sau khi hiệu chỉnh:

Truong DHSPKT Vinh Bai Tap Dai

Khoa Điện

187,266

W, snc — ————————————————

cnsneP) = 70 00267 p +)

*Kiém nghiém các điều kiện gần đúng:

Từ tà liệu ứng với giá trị của ø, ⁄ đã cho ta tìm được :

O,; — 0,855 0,495 =170,412 17s, 0,00267

Hàm truyền của đối tượng:

- Theo điều kiện tần số cắt: œ,,< Ill 199,601 ;(thoã mãn với điều kiện)

37 3.0,00167

- Theo (1) ta c6:@,, > 3 = 24,175 (thoã mãn với điều kiện)

TT, T 0,07.0,22 7 0,22

-Theo (2) ta có : ø,<—.|——=—~.4.|————————_- = 257,941 ;(thoa man voi dieu kiện)

3 \7,.7 3 \0,00167.0,001

*Thực hiện bộ điều chỉnh:

Ta có sơ đồ nguyên lý:

R | |

Pr | |

Cpi

R đu

_ Tt

U; (p) _ 8.I,(P) _ Uz(P)

R„,(=C.p+D) ( 4 P ) R { Á |-“C p+I øi Ð K„z —— P Tp

Trường ĐHSPKT Vĩnh Bài Tập Dài

Khoa Điện

Chon Ri = 10 (kQ);

R.,

Ta c6: Kyi = R => Rpi= Roi-Kpi = 10.0,874 = 8,74 (kQ);

ot

r, _ 0,07.10°

7, =R,,.C,, > C,, =—- =, = 8,009 (uF) pr PER 8:74.10

Tọi= Âu: at 5 ¢,, = Sar _ 40,00767 4 R, 10.10 _ 9 669 (uF)

2.Xác định tham số bộ điều chỉnh tốc độ của hệ thống:

a Đơn giản hoá sơ đồ cấu trúc:

- Biến đôi mạch vòng dòng điện thành một khâu tương ứng trong mạch vòng ngoài

243 =Toi +7

K

viP +p+K PAT ¡p+])

MaK.T,,=0,5 > K = Ị ,nên

2f;¡P

2Œ,,)?p?+2Ty,P+1 2T;,P+l

Điêu kiện : ø„„— |——_>=——— (4

Khoa Điện

2T;,p+l Mạch vòng tốc độ có sơ đồ cầu trúc:

` cđ 1 — R D P Kp N(p)

Y

T„p+l

Ta giả thiết rằng I„ (p) = 0 (động cơ làm việc ở chế độ không tải lý tưởng),khi đó:

n(p)

YR, K

- Xử lý gần đúng: Do T„, 2T ;, rất nhỏ nên ta có thể xắp xỉ về dạng:

(Tmp +1).(27s,p +1) *(Tmt2 Ty, )p +1 * Ty, p +1

V6i Ty, =Toi + 2T y,

Bài Tập Dài

Trường ĐHSPKT Vinh

Khoa Điện

Điều kién: w,, <— 3) 27,7,

l

⁄ 1 R, Ky K

7„p(Ty„p+Ù pŒy„p+l)

y Vg RK,

Trong đó đặt:Ka = Tr

Vay:

pAT>, pt)

n(p)

b Lựa chọn câu trúc bộ điều chính:

Ta thây mạch vòng tốc độ chịu ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài,đó là tín hiệu nhiễu của U‹a

Và dòng phụ tải I Do nhiễu tham gia lànhiễu của nguồn và tải mà yêu cầu của hệ thống phải chống nhiều tốt.Ở trước phụ tải có một khâu tích phân thì ta cần thêm một khâu vi phân trước

đê triệt tiêu Trong quá trình khởi động mạch vòng ngoài làm việc ở chê độ bảo hoà

Từ những phân tích trên ta thấy cần phải hiệu chỉnh hệ thống thành hệ thống điển hình loại

II.Hàm truyền của hệ thống sau khi hiệu chỉnh:

K„7 | R,Kp(t,p+))

T„z,pˆŒy„p+1) — p°Œ;„p+D

c Xác định tham số của bộ điều chỉnh:

Ta chọn độ lệch trung tần h = 3

Tt, =h.T;„ = 3 0,00701 = 0,02103

Với T;„ =To¡ + 2.T 5, =2.0,00267 + 0,00167 = 0,00701

=“————=— 2.h?(T;,)* 2.32.0,02103 ~ = 502,469

1

Trường ĐHSPKT Vinh

Kt K tT

K, y Va RiKp

_ 502,469.0,02103.0,22 0,008 L4 „„.0,16.6,86

0,05

Hàm truyền bộ điều chỉnh:

Hàm truyền sau hiệu chỉnh:

_ „p+l — 502,469 802108 Ph

Pp (Ts,P +1) p (0,0701p +1)

Ww(p) = Ka

d Kiểm tra điều kiện gần đúng:

= Ky T, = 502,469.0,02103 = 10,567

- _ Điều kiện l:Đơn giản hoá mạch vòng đòng điện

3(/2.) Zp, 3.(V2).0,00267

-Điều kiện 2:Xử lý gần đúng hăng số thời gian

3127;,7„ 3 2.0,00267.0,00167

e.Thực hiện bộ điều chỉnh:

=88,278 ;(thoã mãn điều kiện)

Truong DHSPKT Vinh

on

Ta có: Kẹp ST”; rụ =R„„.C„ ÿ Toi = “Em”

Chon: Ro, =10 (KQ)

Ron =KpnRon = 13,238 10 = 132,38 (KQ)

z„ _ 10°.0,02103

Con = R= 739 38 10° pu

_ 4T, 4.0,01.10° _

R on 10.10°

-Klêm tra lượng quá điêu chỉnh của mạch vòng tôc độ:

AC, % Anan Ten

6a Yo =( ).2(A-Z)

b 1 dm m (*)

Voi h = 3,tra tai liéu ta cd: CS) = 72,2%

b

Giả thiết khởi động không tải(Z = 0 )

TạựR„, _ 150.016

164,384 0,01 Thay vào (*) ta duge: 6_, % =72,2.2.1,5

1200 0,22 = 1,349%<9%

U; (p)

Trường ĐHSPKT Vinh Bài Tập Dài Khoa Điện

Vậy với lượng quá điều chỉnh tôc độ khi khởi động không tải đên tôc độ quay định mức

ỗ„„ ⁄o <9%% đã thoã mãn

II.Xây Dựng sơ đồ nguyên lý hệ truyền động:

Uca(p) KH

-Yn(P)