DA kich tu doc lap dong co 1 chieu

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.thấy với một mômen tải nào đó tốc độ sẽ khác nhau ứng với các đặc tính cơ khác nhau.. Quá trình thay đổi tốc độ đ

Phần 1: Mở đầu 1

1.1 Lý do thực hiện đề tài 2

1.2 Mục đích thực hiện đề tài 2

1.3 Nội dung thực hiện đề tài 2

1.4 Phương pháp thực hiện đề tài 3

1.5 Cấu trúc đồ án 3

Phần 2 Nội dung 4

Chương 1 Phương pháp điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập 5

1.1.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ 5

1.1.1 Cấu tạo động cơ 5

1.1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ 6

1.2 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 8

1.2.1 Phương trình đặc tính cơ 8

1.2.2 Đường đặc tính cơ và đặc tính cơ điện 9

1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập 10

1.3.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng 11

1.3.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông 12

1.3.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng 13

1.4 Phương pháp đảo chiều quay động cơ 14

Chương 2 Các phương án cấp nguồn động cơ điện một chiều kích từ độc lập 15

2.1 Bộ chỉnh lưu CL-Đ (bộ chỉnh lưu - động cơ điện một chiều ) 15

2.1.1 Hệ chỉnh lưu điều khiển- Động cơ không đảo chiều 15

2.1.2 Hệ chỉnh lưu điều khiển - động cơ đảo chiều (T - Đ) 17

2.2 Hệ khuếch đại từ - động cơ ( KĐT - Đ) 20

2.3 Hệ điều chỉnh xung điện áp - động cơ ĐAX - Đ 22

3.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển 24

3.2.Nhiệm vụ các khối 24

3.2.1.Khâu đồng pha 24

3.2.2 Khâu so sánh 27

3.2.3.Khâu tạo xung (khâu khuếch đại) 28

3.3 Sơ đồ mạch điều khiển và mạch động lực 31

3.3.1.Sơ đồ 32

3.3.2 Nguyên lý làm việc 33

Chương 4 Thiết kế bộ điều khiển PID điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập 34

4.1 Giới thiệu về các bộ điều khiển PID 34

4.1.1 Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân (PI) 34

4.1.2 Bộ điều khiển tỷ lệ-Vi phân(PD) 36

4.1.3 Bộ điều khiển tỷ lệ – tích phân- vi phân (PID) 41

4.2 Thiết kế bộ điều kiển PID điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập 44

4.2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 44

4.2.2 Thiết kế bộ điều khiển PID 45

4.3 Sử dụng Matlab-Simulink để Khảo sát chất lượng của hệ thống 48

Phần 3: Kết luận 50

Tài liệu tham khảo 52

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập 6

Hình 1.2a,b Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều 7

Hình 1.3 8

Hỡnh 1.4 ẹaởc tớnh cụ vaứ ủaởc tớnh toỏc ủoọ cuỷa ủoọng cụ ủieọn moọt chieàu kớch tửứ ủoọc laọp 10

Hình 1.5 Quá trình thay đổi tốc độ động cơ khi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng động cơ 1 chiều kích từ độc lập 11

Hình 1.6 Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập bằng phương pháp giảm từ thông 12

Hình 1.7.Họ các đường đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 14

Chương 2 15

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ CL-Đ không đảo chiều 16

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ T-Đ dùng phương pháp đảo chiều dòng kích từ 17 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ T- Đ dùng bộ tiếp điểm thuận nghịch trong phần ứng 18

Hình 2.4 Sơ đồ khối của hệ T- Đ dùng bộ chỉnh lưu thuận nghịch 19

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý KĐT-Động cơ tia 3 pha 20

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý KĐT _Động cơ cầu ba pha 21

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hệ ĐAXĐ 22

Chương 3 23

Hình 3.1 24

Hình 3.2 Khâu đồng pha dùng điốt và tụ điện 25

Hình 3.3 Khâu đồng pha dùng Tranzito 25

Hình 3.4 Khâu đồng pha dùng bộ ghép quang 26

Hình 3.5 Khâu đồng pha dùng khuếch đại thuật toán 27

Hình 3.6 Sơ đồ khâu so sánh dùng tranzito 27

Hình 3.7 a 28

Hình 3.7 b 28

Hình 3.10 Sơ đồ khâu khuếch đại có tụ nối tầng 30

Hình 3.11 Sơ đồ phối hợp tạo xung hàm 31

Hình 3.12 31

Hình 3.13 31

Chương 4 34

Hình 4.1 Sơ đồ của hệ thống điều khiển PI 35

Hình 4.2 Sai lệch điều khiển e(t) và đạo hàm sai lệch e ’ (t) 36

Hình 43 Minh hoạ luật điều khiển tỷ lệ – vi phân 38

Hình 4.4 Sơ đồ của hệ thống điều khiển PD 39

Hình 4.5: Đáp ứng quá độ của bộ điều khiển 39

Hình 4.6 Đặc tính tần số biên logarit và pha logarit của bộ điều khiển PD 40

Hình 4.7 Đặc tính tần số pha và biên logarit của bộ điều khiển PD thực 41

Hình 4.8 Sơ đồ của hệ thống điều khiển PID 42

Hình 4.9 Đặc tính quá độ của bộ điều khiển PID 42

Hình 4.10 44

Hình 4.11 45

Hình 4.12 46

PHẦN 1

MỞ ĐẦU

MỞ ĐẦU 1.1 Lý do thực hiện đề tài

Sự phát triển của khoa học- công nghệ đã làm cho hệ thống điều khiển trongcông nghiệp và đời sống phát triển Do đó đã nâng cao năng suất lao động vàhạn chế sức lao động của con người Cùng với nó hệ thống tự động hoá quá trìnhsản xuất ngày càng được sử dụng, ứng dụng rất rộng rãi trong các nhà máy xínghiệp

Động cơ điện một chiều nói chung và động cơ điện một chiều kích từ độc lậpnói riêng ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong đờisống.Và điều khiển các động cơ này ngày càng được tự động hoá và hoàn thiệnhơn

Để giúp chúng em hiểu biêt sâu hơn, kỹ hơn về động cơ nói chung và động cơđiện một chiều kích từ độc lập thì nhà trường, thầy cô khoa Điện - Điện tử đã tạo

1.3 Nội dung thực hiện đề tài

Với đề tài này thì nội dung mà em thực hiện nhằm đề cập đến các cơ sở lý thuyết, cơ sở thực tiễn của đề tài đó là:

- Phương pháp điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập

- Các phương án cấp nguồn cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

- Mạch điện điều khiển bộ biến đổi động cơ điện một chiều kích từ độc lập

- Thiết kế bộ điều khiển PID cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1.4 Phương pháp thực hiện đề tài

Với yêu cầu của đề tài như trên thì để thực hiện được đề tài em đã áp dụng các phương pháp sau

- Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu ,tìm hiểu, tham khảo sách báo, đọc tàiliệu và tra cứu mạng internet

- Phương pháp tính toán: Tính toán lựa chọn thiết kế đề tài

-Phương pháp tham khảo tư vấn

PHẦN 2

NỘI DUNG

Chương 1 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.1.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ

Trong thụứi ủái ngaứy nay, hầu heỏt caực dãy chuyền saỷn xuaỏt ủangdần dần ủửụùc tửù ủoọng hoựa baống caựch aựp dúng caực kyừ thuaọt tiẽntieỏn cuỷa khoa hóc kyừ thuaọt Tuy theỏ, ủoọng cụ ủieọn moọt chiều vaĩnủửụùc coi laứ moọt loái maựy quan tróng Noự coự ủaởc tớnh ủiều chổnhtoỏc ủoọ raỏt toỏt, vỡ vaọy maựy ủửụùc duứng nhiều trong caực nghaứnhcõng nghieọp coự yẽu cầu cao về ủiều chổnh toỏc ủoọ nhử caựn theựp,hầm moỷ, giao thõng vaọn taỷi…

1.1.1 Cấu tạo động cơ

Động cơ điện một chiều cĩ cấu tạo gồm cĩ stato, rơ to và hệ thống chổi thanvành gĩp

- Stato (phần cảm) bao gồm vỏ máy, cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phầncảm (dây quấn kích thích) gồm các bối dây đặt trong rãnh của lõi sắt Số lượngcực từ chính phụ thuộc vào tốc độ quay

- Rơ to (phần ứng) gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau, cĩ rãnh đểđặt các phần tử của dây quấn phần ứng Điện áp một chiều được đưa vào phầnứng qua hệ thống chổi than –vành gĩp Kết cấu giá đỡ chổi than cĩ khả năngđiều chỉnh áp lực tiếp xúc và tự động duy trì áp lực tuỳ theo độ mịn của chổithan

- Chức năng của chổi than- vành gĩp là để đưa điện áp một chiều vào cuộndây phần ứng và đổi chiều trong cuộn dây phần ứng Số lượng chổi than bằng sốlượng cực từ (một nửa cĩ cực tính dương và một nửa cĩ cực tính âm)

*Với động cơ điện một chiều kích từ độc lập cũng cĩ cấu tạo cơ bản như trênnhưng cĩ mạch kích từ và mạch phần ứng được mắc tách riêng, độc lập vớinhau.Cuộn kích từ được cấp điện từ một nguồn tách biệt với nguồn điện cấp chophần ứng động cơ như hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý nối dây động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1.1.2- Nguyên lý làm việc của động cơ

ẹoọng cụ ủieọn moọt chiều laứ moọt thieỏt bũ bieỏn ủoồi naờng lửụùngcuỷa doứng moọt chiều thaứnh cụ naờng Trong quaự trỡnh bieỏn ủoồi ủoự,moọt phần naờng lửụùng cuỷa doứng xoay chiều bũ tiẽu taựn do caực toồnthaỏt trong mách phần ửựng vaứ trong mách kớch thớch Phần coứn láilaứ naờng lửụùng ủửụùc bieỏn ủoồi thaứnh cụ naờng trẽn trúc ủoọng cụ

Tiếp đĩ đặt một giá trị điện áp U lên mạch phần ứng thì trong dây quấn phần ứng sẽ cĩ dịng điện i chạy qua Tương tác giữa dịng điện phần ứng và từ thơng kích thích sẽ tạo ra một mơmen điện từ

 P: số đơi cực của động cơ

 a: số mạch nhánh song song của dây quấn phần ứng

 M: mơmen

 n: số thanh dẫn phần ứng dưới 1 cực từ

E

UKTIkt

Iư

U

 K: hệ số kết cấu máy.

- Cụ thể nguyên lý làm việc của động cơ được thể hiện trong hình 1.2 như sau:

Hình 1.2a,b Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều

Khi cho điện áp U vào hai chổi điện thì trong dây quấn phần ứng có

bàn tay trái(hình 1.2a)

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ chonhau do có phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi.(hình 1.2b)

Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải ở động cơ điện 1 chiều

a

b

c I

d

c

b I

-Hình 1.2b

 Iư.Rư: điện áp rơi trong dây quấn phần ứng.

 U: điện áp 2 đầu cực của động cơ

 Rư : điện trở mạch phần ứng.

Rư= rư + rct +rcb+rcf

 K: hệ số, phụ thuộc vào kết cấu động cơ

Nếu tốc dộ tính theo vòng/phút thì vì:

n n

n

105 , 0 55 , 9 60

được gọi là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Nếu sử dụng đơn vị vòng/ phút thì phương trình trở thành (1-2)

) ( 55

,



1.2.2 Đường đặc tính cơ và đặc tính cơ điện

ẹaởc tớnh cụ cuỷa ủoọng cụ ủieọn laứ quan heọ giửừa hai thõng soỏ : toỏcủoọ quay cuỷa trúc vaứ momen do ủoọng cụ sinh ra trong quaự trỡnh laứmvieọc ụỷ tráng thaựi ủũnh mửực ẹaởc tớnh cụ cho pheựp ta ủaựnh giaự khaỷnaờng chũu taỷi cuừng nhử naộm ủửụùc khaỷ naờng laứm vieọc cuỷa ủoọng cụkhi duứng ủeồ truyền taỷi

ẹaởc tớnh cơ điện (I) theồ hieọn moỏi quan heọ giửừa toỏc ủoọ goựcvụựi doứng ủieọn trong mách chớnh cuỷa noự ẹaởc tớnh toỏc ủoọ cho pheựp

ta ủaựnh giaự khaỷ naờng chũu taỷi cuỷa ủoọng cụ qua doứng ủieọn cuỷa noự

n n

Hỡnh 1.4 ẹaởc tớnh cụ vaứ ủaởc tớnh toỏc ủoọ cuỷa ủoọng cụ ủieọn moọt

chiều kớch tửứ ủoọc laọp

Để đánh giá và so sánh đặc tính cơ người ta sử dụng khái niệm độ cứng đặc tính cơ õ và được tính:

1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

thấy với một mômen tải nào đó tốc độ sẽ khác nhau ứng với các đặc tính cơ khác nhau Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có thể điều chỉnh tốc độ bằng những phương pháp sau:

1.3.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng được thể hiện trên hình 1.5

Hình 1.5 Quá trình thay đổi tốc độ động cơ khi điều chỉnh tốc độ bằng cách

thay đổi điện áp phần ứng động cơ 1 chiều kích từ độc lậpKhi thay đổi điện áp phần ứng, ta được họ đặc tính cơ song song nhau (cùng

độ cứng) với tốc độ không tải lý tưởng khác nhau

MG0

A B

D H E

3 4

Giả sử động cơ đang làm việc ở điểm A trên đường đặc tính cơ 1 ứng với điện

làm việc tại điểm B trên đường đặc tính 2

Tới điểm D thì MD=MC và động cơ ổn định với tốc độ ựD> ựA

Khi tăng tốc quá trình cũng được giải thích tương tự

cơ sẽ quay ổn định, tại điểm H với tốc độ WH > WE

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng có đặc điểm:

Với động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì phương pháp điều chỉnh tốc

độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng được sử dụng chủ yếu trong thực tế

1.3.2 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

Khi thay đổi từ thông, ta được 1 họ các đường đặc tính cơ với các tốc

độ không tải lý tưởng khác nhau và độ cứng khác nhau như hình 1.6 Lúc đó ta

Hình 1.6 Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập bằng

phương pháp giảm từ thông

định mức, tốc độ động cơ tăng hơn tốc độ cơ bản:

2 1

1

3

D 

1.3.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng

Khi thay đổi điện trở phụ ở mạch phần ứng ta được một họ các đường đặctính có cùng tốc độ không tải lý tưởng nhưng với các độ dốc khác nhau như trênhình 1.7

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng cóđặc điểm

- Điện trở mạch phần ứng càng tăng, tốc độ động cơ càng giảm

- Về nguyên tắc phương pháp cho phép điều chỉnh trơn nhờ sự thay đổi điệntrở Nhưng về dịng điện phần ứng lớn, việc chuyển đổi điện trở rất khĩ khăn nênthực tế chỉ chuyển đổi điện trở theo từng cấp Nĩi chung phương pháp này cho1

5



D

- Độ cứng đặc tính cơ giảm khi tăng điện trở mạch phần ứng

Hình 1.7.Họ các đường đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng

1.4 Phương pháp đảo chiều quay động cơ

Coự hai nguyẽn taộc cụ baỷn ủeồ xãy dửùng heọ truyền ủoọng ủaỷochiều ủoự laứ:

- Giửừ nguyẽn chiều doứng ủieọn phần ửựng vaứ ủaỷo chiềudoứng kớch tửứ ủoọng cụ

- Giửừ nguyẽn chiều doứng kớch tửứ vaứ ủaỷo chiều doứngủieọn phần ửựng ủoọng cụ

Chương 2 CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP NGUỒN CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT

CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

truyền động là

2.1 Bộ chỉnh lưu CL-Đ (bộ chỉnh lưu - động cơ điện một chiều )

Hệ chỉnh lưu điều khiển - động cơ một chiều (CL- Đ) Thực hiện điềuchỉnh động cơ theo nguyên lý thay đổi điện áp phần ứng Ở đây bộ biến đổi làchỉnh lưu bán dẫn, biến đổi trực tiếp điện năng xoay chiều thành một chiềukhông qua khâu trung gian nào Chỉnh lưu điều khiển tiristor cho phép thựchiện các yêu cầu kỹ thuật của hệ TĐĐ một chiều với độ tự động hoá cao nênđược sử dụng rộng rãi

2.1.1 Hệ chỉnh lưu điều khiển- Động cơ không đảo chiều

Trên hình 2.1 là sơ đồ nguyên lý đơn giản của hệ CL- Đ không đảo chiềugồm:

- Bộ chỉnh lưu 3 pha có các van tiristor T1,T2,T3

- Máy BA nối Y/Y

- Cuộn kháng lọc KL cấp điện cho phần ứng của động cơ kích từ độc lập Đ

nên hệ này gọi là hệ kháng đảo chiều

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ CL-Đ không đảo chiều

U2C xoay chiều hình sin đặt lên Anot của Tiristor T1, T2, T3

Nếu các Tiristor này nhận được xung điện áp dương trên cực điều khiểnvào lúc Anot của chúng dương hơn Catot thì chúng sẽ thông, trên 2 đầu phần

áp ra chỉnh lưu đặt lên phần ứng động cơ thay đổi Nhờ đó mà điều chỉnh đượcthông số đầu ra của động cơ

2.1.2 Hệ chỉnh lưu điều khiển - động cơ đảo chiều (T - Đ).

Bộ chỉnh lưu đảo chiều dùng cho động cơ điện một chiều cần quay theo

cả hai chiều với chế độ làm việc ở cả bốn góc điều chỉnh.Tuỳ theo yêu cầu củachất lượng điều chỉnh mà có thể sử dụng các sơ đồ sau

Có 3 phương pháp thiết lập hệ T - Đ đảo chiều đó là:

- Đảo chiều dòng kích từ động cơ

- Đảo chiều dòng điện phần ứng bằng tiếp điểm công tắc tơ

- Đảo chiều dòng điện phần ứng nhờ bộ chỉnh lưu thuận nghịch

2.1.2.1 Phương pháp đảo chiều dòng kích từ động cơ

Dùng bộ chỉnh lưu không thuận nghịch cấp cho phần ứng động cơ và đặt các tiếp điểm rơle – công tắc tơ đảo chiều trong mạch kích từ

Cũng có thể sử dụng 2 nhóm chỉnh lưu ( thuận nghịch làm nguồn kích

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ T-Đ dùng phương pháp đảo chiều dòng kích từ.

Phương pháp này đơn giản, thiết bị ít Nhưng vi mạch kích từ có hằng sốthời gian lớn nên việc đóng, cắt, chuyển đổi chiều dòng kích từ xảy ra với thờigian quá độ lớn, ảnh hưởng năng suất của máy

2.1.2.2 Phương pháp đảo chiều dòng điện phần ứng bằng tiếp điểm.

Khi giữ chiều dòng điện kích từ không đổi, ta dùng bộ chỉnh lưu khôngthuận nghịch, kết hợp các tiếp điểm đảo chiều (T, N) của các công tắc tơ trongmạch phần ứng như sơ đồ hình 2.3 ta có hệ chỉnh lưu T - Đ tương đối đơn giản

động trong mạch theo một quy tắc nhất định, điều đó làm cho độ tác động nhanhcủa hệ kém đi.

2.1.2.3 Phương pháp đảo chiều dòng điện phần ứng bằng bộ chỉnh lưu thuận nghịch.

- Người ta dùng bộ chỉnh lưu có 2 nhóm van, tương đương với 2 bộ

chỉnh lưu không thuận nghịch để cung cấp cho phần ứng động cơ, mỗi nhóm

hình 2.4

Bằng cách phối hợp giữa trạng thái làm việc của động cơ và trạng thái

Hình 2.4 Sơ đồ khối của hệ T- Đ dùng bộ chỉnh lưu thuận nghịch

- Các nguyên tắc điều khiển bộ chỉnh lưu thuận nghịch trong hệ T - Đ

điều khiển các nhóm van này theo nguyên tắc nhất định Có 2 nguyên tắc điềukhiển các nhóm van là:

+ Điều khiển riêng

+ Điều khiển chung

V1

V2CKT

Đ

* Điều khiển riêng 2 nhóm van được thực hiện bằng cách: Tại mỗi thời điểm

ta chỉ cấp xung mở Tiriston vào 1 nhóm, cài nhóm kia khoảng có xung mở nên

bị cắt khỏi động cơ Nguyên tắc điều khiển này đảm bảo sự làm việc rànhmạch, loại trừ hẳn dòng điện cân bằng Tuy nhiên việc điều khiển phức tạp

* Điều khiển chung được thực hiện bằng cách đồng thời cấp xung mở van lên

cả 2 nhóm Nghĩa là cả 2 nhóm đều ở trạng thái thông

Ưu điểm của phương pháp này là đảm bảo cho hệ thống linh hoạt khichuyển đổi chế độ, tác động nhanh, mạch điều khiển đơn giản

Tuy nhiên vì có 2 nhóm van đều thông nên luôn luôn tồn tại dòng điện cân

2.2 Hệ khuếch đại từ - động cơ ( KĐT - Đ)

Khuếch đại từ ( KĐT ) hay còn gọi là bộ biến đổi van từ, là tổ hợp của

kháng bão hoà với chỉnh lưu không điều khiển

KĐT được dùng làm bộ điều chỉnh dòng điện và điện áp trong các hệ thống điều khiển, điều chỉnh và kiểm tra tự động

KĐT thường dùng kết hợp với chỉnh lưu đi ốt bán dẫn cung cấp cho phần ứng động cơ một chiều với sơ đồ nguyên lý sau:

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý KĐT-Động cơ tia 3 pha

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý KĐT _Động cơ cầu ba pha

- Trong cả 2 sơ đồ trên thì máy biến áp BA có chức năng biến đổi giá trị điện

áp cho phù hợp với yêu cầu động cơ Tạo ra số pha hoặc điểm trung tính chophù hợp với sơ đồ chỉnh lưu nếu cần và nâng cao hệ số công suất của hệ

một chiều và tạo ra thành phần dòng điện tự từ hoá cho KĐT

Trong hệ thống KĐT - động cơ, tốc độ động cơ được điều chỉnh bằng cáchthay đổi trị số trung bình của sức điện động chỉnh lưu bằng cách biến đổi dòngđiều khiển, tức là biến đổi mức độ bão hoà của mạch từ

Hệ thống KĐT - động cơ kém linh hoạt, đảo chiều quay động cơ khó khăn vàgây tổn thất năng lượng lớn Quán tính của hệ KĐT - động cơ lớn, hệ số côngsuất thấp.

2.3 Hệ điều chỉnh xung điện áp - động cơ ĐAX - Đ ( điều khiển động cơ bằng bộ băm áp)

Đối với các động cơ điện một chiều kích từ độc lập công suất nhỏ ( cỡ

dưới vài KW ) người ta có thể sử dụng bộ băm áp để tạo ra dãy xung áp mộtchiều cung cấp cho phần ứng động cơ Khi thay đổi độ rộng các xung đó, giá trịtrung bình của điện áp thay đổi, nhờ đó điều chỉnh được dòng điện, mô men vàtốc độ động cơ

Sơ đồ nguyên lý đơn giản của hệ ĐAX - Đ được thể hiện trên hình sau:

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hệ ĐAXĐThành phần chủ yếu của nó gồm:

+ Bộ nguồn 1 chiều U

+ Khoá điều khiển K

Để điều chỉnh các thông số đầu ra của động cơ ta cần thay đổi giá trị trung bìnhcủa điện áp hoặc Sđđ của bộ băm xung, tức phải thay đổi độ rộng xung điện áp.Như vậy việc chọn phương án cấp nguồn cho động cơ điên một chiều tuỳthuộc vào yêu cầu công nghệ của hệ truyền động Song phương án cấp nguồn

K

U ++

được sử dụng phổ biến nhất và linh hoạt nhất là sử dụng bộ biến đổi chỉnh lưu

có điều khiển.trong đồ án của mình em cũng tập trung nghiên cứu sâu hơn về bộchỉnh lưu có điều khiển tiristor

Chương 3 MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BỘ BIẾN ĐỔI ĐỘNG CƠ

ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Như trong chương 2 em đã trình bày bộ biến đổi tiritor được sử dụng vànghiên cứu nhiều hơn trong điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lậpnên trong chương này em đi tìm hiểu về mạch điều khiển bộ biến tiristor

* Mạch điều khiển là khâu quan trọng trong bộ biến đổi tiristor vì nó đóngvai trò chủ đạo trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi

* Nhiệm vụ của mạch điều khiển là tạo ra xung vào ở những thời điểmmong muốn để mở các tiristor của bộ chỉnh lưu trong mạch động lực

* Nguyên lý điều khiển.

Trong thực tế người ta thường dùng 2 nguyên tắc điều khiển: Thẳng đứngtuyên tính và thẳng đứng “arccos”, để thực hiện viêc điều chỉnh vị trí xung trongnửa chu kì dương của điện áp đặt trên tiristor

* Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính

Theo nguyên tắc này người ta thường dùng 2 điện áp:

Quan hệ giữa  và Uđk như sau:   Uđk/Urcmax

* Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos”

Theo nguyên tắc này cũng có 2 điện áp:

bằng

2



( nếu U AK Asin t thì U r Bcos t)

2 hướng

- Trên hình vẽ đường nét đứt là điện áp Anôt- Catôt tiristor từ điện áp này người

ta tạo ra Urc Tổng đại số Urc + Uđk được đưa đến đầu vào khâu so sánh:

Uđk + Bcos =0

Trong đó:  = arccos(-Uđk/B) Thường lấy B = Uđkmax

Điều khiển Tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay thường gặp là điều khiểntheo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính

3.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển

Cấu trúc của mạch điều khiển SCR như trên hình 3.1

Có nhiệm vụ tạo điện áp tựa Urc (thường gặp là điện áp dạng răng của tuyến tính) trùng pha với điện áp anốt của tiristor.

+ Khi Ua < 0 thì D1, D2 khoá, tụ còn nạp chừng nào U  ñc U A

+ Từ thời điểm Urc > UA tụ bắt đầu xả khi nào tụ xả hết thì điện áp Urc =0

độ dài của phần biến thiên tuyến tính của điện áp tựa không phủ hết 180 do

Tr R2

C Urc R1

D