BÀI GIẢNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN - Nguồn: Internet

-Hãm động năng là chế độ hãm thường được sử dụng, trong đó phương án sử dụng từ trường của dòng điện một chiều đi qua mạch stator được sử dụng phổ biến. -Theo đó mạch stator được ngắt [r]

Trang 2

03/20/21 2

Chương 1 Động học hệ thống động cơ- tải

Trang 3

03/20/21 3

Truyền động điện

Trang 4

03/20/21 4

Trang 5

03/20/21 5

Trang 6

03/20/21 6

Trang 7

03/20/21 7

Trang 8

03/20/21 8

Trang 9

03/20/21 9

Trang 10

03/20/21 10

Trang 11

03/20/21 11

Trang 12

03/20/21 12

Trang 13

03/20/21 13

Trang 14

03/20/21 14

Trang 15

03/20/21 15

Mô hình chính xác:

Trong trường hợp dòng từ hóa cao, đạt đến giá trị khoảng 30-50% dòng định mức và trở kháng stator Xs cũng có giá trị lớn, cuộn kháng mạch từ chính nên thiết lập tại vị trí giữa trở kháng stator và rotor như trên H3.2a Tổn hao mạch từ được đơn giản hóa bằng cách xét đến nó khi thiết lập giá trị trở kháng stator và rotor Sơ đồ mạch này được sử dụng thuận tiện khiđiện áp nguồn cấp cho stator U khác đáng kể so với sức điện động E

Trang 16

03/20/21 16

Mô hình đơn giản:

Nếu độ sụt áp trên điện trở và trở kháng stator nhỏ và sức điện động E trên mạch từ chính không khác biệt nhiều so với điện áp U đặt trên cuộn stator,

ta có thể sử dụng mô hình mạch điện gần đúng với nhánh mạch từ chính được dịch ra đầu nguồn như trên H3.2b

Trang 17

03/20/21 17

Mô hình đơn giản:

Sơ đồ mạch tương đương này có ưu điểm là làm đơn giản các hệ thức tính toán dòng điện mạch từ và dòng điện tải khi biết được nguồn điện áp cấp cho stator Các tổn hao trong lỏi từ có thể đơn giản hóa bằng cách xét đến ảnh hưởng đó khi thiết lập giá trị điện trở các cuộn dây Để thuận việc cho việc tính toán, khảo sát các hiện tượng ở chế độ xác lập, mô hình đơn giản H3.2b sẽ được sử dụng

Trang 18

03/20/21 18

Trang 19

03/20/21 19

Trang 20

03/20/21 20

Trang 21

03/20/21 21

Trang 22

03/20/21 22

Trang 23

03/20/21 23

Trang 24

03/20/21 24

Chương 3 Truyền động động cơ DC vòng hở

Trang 25

03/20/21 25

I Đặc tính cơ động cơ DC

Trang 26

03/20/21 26

I Đặc tính cơ động cơ DC

Trang 28

03/20/21 28

- Để hạn chế Mkđ và Ikđ vượt quá trị số mong muốn cần phải làm mềm hóa đặc tính cơ bằng cách khởi động qua các cấp điện rở phụ thêm vào mạch phần ứng

- Dòng điện khởi động phải khống chế không được

lớn hơn khả năng chịu dòng của chổi than ( thường là 2,5Iđm đến 3Iđm )

- Moment khởi động phải khống chế không được lớn hơn khả năng chịu đựng của tải ( thường là 3Mđm )

Khởi động động cơ DC kích từ độc lập

Trang 29

03/20/21 29

Khởi động động cơ DC qua điện trở phụ

Trang 30

03/20/21 30

Khởi động động cơ DC qua điện trở phụ

Trang 31

03/20/21 31

1 Hãm của tái sinh

III Hãm động cơ DC

Trang 32

03/20/21 32

Trang 33

03/20/21 33

Trang 34

03/20/21 34

Trang 35

03/20/21 35

2 Hãm ngược

Trang 36

03/20/21 36

2 Hãm ngược

Trang 37

03/20/21 37

2 Hãm ngược

Trang 38

03/20/21 38

2 Hãm ngược

Trang 39

03/20/21 39

2 Hãm ngược

Trang 40

03/20/21 40

2 Hãm ngược

Trang 41

03/20/21 41

3 Hãm động năng

Trang 42

03/20/21 42

Trang 43

03/20/21 43

Trang 44

03/20/21 44

Trang 45

03/20/21 45

Trang 46

03/20/21 46

Trang 47

03/20/21 47

Trang 48

03/20/21 48

Trang 49

03/20/21 49

4 Điều khiển tốc độ động cơ DC kích từ độc lập

Trang 50

03/20/21 50

Điều khiển tốc độ động cơ DC kích từ độc lập

1 Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng

Trang 51

03/20/21 51

1 Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng

Trang 52

03/20/21 52

2 Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông

Trang 53

03/20/21 53

2 Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông

Trang 54

03/20/21 54

3 Điều khiển tốc hổn hợp điện áp phần ứng và từ thông

Trang 55

03/20/21 55

4 Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện trở phần ứng

Trang 56

03/20/21 56

4 Điều khiển tốc độ động cơ bằng thay đổi điện trở phần ứng

Trang 57

03/20/21 57

5 Điều khiển động cơ DC dùng bộ chỉnh lưu

-Bộ chỉnh lưu biến đổi áp AC-DC cấp cho động cơ DC

-Bộ chỉnh lưu điều khiển thay đổi điện áp DC cấp cho động cơ làm thay đổi tốc độ moment động cơ

Trang 58

03/20/21 58

Các dạng sơ đồ chỉnh lưu điều khiển động cơ DC

Trang 59

03/20/21 59

Trang 60

03/20/21 60

Trang 61

03/20/21 61

Trang 62

03/20/21 62

Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu

Trang 63

03/20/21 63

Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu

Trang 64

03/20/21 64

Đánh giá chất lượng hệ thống

Trang 65

03/20/21 65

Trang 66

03/20/21 66

Trang 67

03/20/21 67

Hệ chỉnh lưu 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC

Trang 68

03/20/21 68

Trang 69

03/20/21 69

Trang 70

03/20/21 70

3

Trang 71

03/20/21 71

Trang 72

03/20/21 72

Trang 73

03/20/21 73

Hệ chỉnh lưu kép 3 pha điều khiển hoàn toàn – động cơ DC

Trang 74

03/20/21 74

Trang 75

03/20/21 75

Trang 76

03/20/21 76

Điều khiển

riêng

Trang 77

03/20/21 77

Trang 78

03/20/21 78

-Do điện áp ngõ ra tức thời của hai bộ chỉnh lưu có sự khác biệt nên

xuất hiện dòng điện cân bằng dẫn qua nguồn xoay chiều và hai bộ chỉnh lưu

- Để hạn chế biên độ dòng điện cân bằng này, các cuộn kháng hạn chế

dòng cân bằng được lắp đặt nối tiếp ở ngõ ra của các bộ chỉnh lưu Độ

lớn các cuộn kháng được chọn sao cho độ lớn dòng cân bằng không

vượt quá 30% độ lớn dòng điện tải định mức Điều này tạo điều kiện để

dòng điện tải hầu như liên tục và hệ truyền động đạt được chỉ số điều

chỉnh thấp

Trang 80

03/20/21 80

- Ưu điểm của phương pháp điều khiển với dòng điện cân bằng là dòng điện tải liên tục Do đó, đem lại các tính chất động học cao cho hệ thống điều khiển Mạch điều khiển không cần bộ cảm biến dòng điện bằng 0

- Điều bất lợi là mạch chứa các cuộn kháng cân bằng làm tăng thêm

kích thước cũng như khối lượng mạch động lực Ngoài ra, các cuộn

kháng tiêu thụ công suất ảo làm cho việc định mức mạch nguồn bị tăng lên và hệ số công suất bị giảm

Trang 81

03/20/21 81

Điều khiển

đồng thời

Trang 82

03/20/21 82

6 Điều khiển động cơ DC dùng bộ biến đổi xung áp ( Chopper)

Trang 83

03/20/21 83

Bộ giảm áp ( chopper A)

Trang 84

03/20/21 84

Trang 85

03/20/21 85

Trang 86

03/20/21 86

Trang 87

03/20/21 87

Bộ tăng áp (chopper B)

Trang 88

03/20/21 88

Trang 89

03/20/21 89

Trang 90

03/20/21 90

Bộ tăng áp kiểu đảo dòng ( Chopper C)

Trang 91

03/20/21 91

Điều khiển linh kiện có thể thực hiện theo hai phương án:

Phương án 1:

- Cho phép điều khiển riêng chế độ động

cơ bằng khóa S1 (S2 bị ngắt) vàđiều khiển hãm động cơ bằng khóa S2 (khóa S1 ngắt)

Phương án 1:

- Cả hai khóa S1 và S2 đều được kích theo qui tắc kích đối nghịch Phương án này cho dòng tải liên tục qua điểm zero, mạch điều khiển đơn giản

Do dòng điện có thể đảo chiều, phạm vi

hoạt động của đặc tính xảy ra trong cả

góc thứ hai của mặt phẳng ( ω-M)

Trang 92

03/20/21 92

Trang 93

03/20/21 93

Bộ chopper lớp E

Trang 94

03/20/21 94

Trang 95

03/20/21 95

Trang 96

03/20/21 96

Trang 97

03/20/21 97

Trang 98

03/20/21 98

Trang 99

03/20/21 99

Chương 3 Điều khiển vòng kín động cơ DC

Trang 100

03/20/21 100

Trang 101

03/20/21 101

Trang 102

03/20/21 102

Trang 103

03/20/21 103

Trang 104

03/20/21 104

Trang 105

03/20/21 105

Trang 106

03/20/21 106

Trang 107

03/20/21 107

Trang 108

03/20/21 108

Trang 109

03/20/21 109

Trang 110

03/20/21 110

Trang 111

03/20/21 111

Trang 112

03/20/21 112

Trang 113

03/20/21 113

Trang 114

03/20/21 114

Trang 115

03/20/21 115

Trang 116

03/20/21 116

Trang 117

03/20/21 117

- Mạch công suất gồm bộ chỉnh lưu điều khiển mắc vào lưới nguồn ac Điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu mắc

vào phần ứng của động cơ Giả thiết mạch kích từ đượcnuôi bởi một nguồn dc độc lập khác và được thiết lập ở giá trị không thay đổi

bằng định mức

Trang 118

03/20/21 118

-Tùy theo yêu cầu thực tế,mạch công suất có thể chứa cuộn kháng phụ nắn dòng điện

Ld mắc nối tiếp với mạch phần ứng

- Do tác dụng hạn chế độ nhấp nhô dòng phần ứng, nên nó tạo điều kiện mở rộng vùng làm việc với chế độ dòng điện phần ứng liên tục đến giá trị cực tiểu Iư. min

Trang 119

03/20/21 119

- Với cấu trúc mạch công suất như trên, hệ truyền động có khả năng làm việc trong phạm vi góc phần tư thứ nhất và thứ tư, cho phép thực hiện chế độ kéo tải thụ động (hoặc nâng tảigócphần tư thứ nhất) hoặc hãm tải tích cực với vận tốc âm (hạ tải-góc phần tư thứ tư)

Trang 120

03/20/21 120

-Để hệ truyền động hoạt động, mạch điều khiển nhận các tín hiệu gồm tín hiệu điều khiển

chính là vận tốc yêu cầu (w yc ), các tín hiệu đo lường hồi tiếp như dòng điện hồi tiếp, vận tốc

hồi tiếp

-Các tín hiệu hồi tiếp đạt được nhờ các thiết bị cảm biến dòng điện và cảm biến tốc độ và sau khi qua mạch lọc chúng

Trang 121

03/20/21 121

Mạch điều khiển gồm ba khối chức năng chính, trong đó chứa hai khối hiệu chỉnh gồm hiệu chỉnh vận tốc và hiệu chỉnh dòng điện mắc theo cấu trúc dạng nối tầng (cascade)

Trang 122

03/20/21 122

Khối hiệu chỉnh vận tốc loại P

hoặc PI xử lý dựa vào trạng thái tín hiệu vận tốc yêu cầu wyc và tín hiệu vận tốc hồi tiếp và cho đáp ứng ở ngõ ra là moment yêu

cầu

Trang 123

03/20/21 123

Chức năng của hiệu chỉnh vận tốc nhằm điều chỉnh moment động cơ sao cho đáp ứng của

vận tốc động cơ w bám sát giá

trị tín hiệu vận tốc yêu cầu w yc

được thiết lập ở ngõ vào

Trang 124

03/20/21 124

- Tính chất động học của vận tốc

và sai số tốc độ xuất hiện trong quá trình điều chỉnh phụ thuộc vào các giá trị tham số thiết lập của khối hiệu chỉnh vận tốc Mặc khác, với các phần tử giới hạn (có đặc tính bão hòa) tác dụng lên các tín hiệu ngõ ra, khối hiệu chỉnh vận tốc còn thiết lập các giá trị giới hạn cho phép

của dòng điện tải Iư ycmax , Iư ycmin

Trang 125

03/20/21 125

Do moment có quan hệ tỉ lệ với dòng điện mạch phần ứng nên tín hiệu moment yêu cầu cũng chính là tín hiệu dòng điện phần ứng yêu cầu Iưyc

Trang 126

03/20/21 126

Khối hiệu chỉnh dòng điện

thường gặp có dạng PI , ngõ

vào của nó nhận các tín hiệu

dòng điện phần ứng yêu cầu iưyc

và dòng điện hồi tiếp iht, khối có chức năng chính là điều chỉnh thay đổi điện áp nguồn cấp cho phần ứng sao cho dòng điện phần ứng (và moment) thay đổi

chính xác theo giá trị iưyc được

thiết lập ở ngõ ra của hiệu

chỉnh vận tốc

Trang 127

Iư ycmax , Iư ycmin

thiết lập ở ngõ ra của hiệu chỉnh vận tốc, hiệu chỉnh dòng điện có chức năng quan trọng thứ hai là bảo vệ quá dòng điện cho mạch công suất

Trang 128

03/20/21 128

- Khối thứ ba là mạch tạo xung

kích Nó tiếp nhận tín hiệu uđk

từ khối hiệu chỉnh dòng điện và

sẽ thực hiện chức năng chuyển

đổi tín hiệu uđk thành xung kích

đóng ở các thời điểm thích hợp

(góc kích α ) cho các thyristor để đạt được điện áp chỉnh lưu

trung bình tỉ lệ với u đk

Trang 129

03/20/21 129

- Do là tầng cuối cùng của mạch điều khiển và có chức năng giao

tiếp với mạch công suất nên mạch kích thường phải thực hiện chức năng cách ly

Trang 130

03/20/21 130

- Xét quá trình quá độ khi động cơ khởi

động đến vận tốc n yc

-Tại thời điểm ban đầu, do vận tốc động cơ

bằng 0 Sai biệt vận tốc đủ lớn làm cho hiệu chỉnh

vận tốc sớm đạt giá trị bão hòa

-Dòng điện yêu cầu ở ngõ ra của nó được thiết lập đến

giá trị cực đại i yc =i ycmax

Trang 131

03/20/21 131

-Do dòng chưa qua mạch phần ứng nên sai biệt giữa dòng iyc và dòng tải tác động lên khâu hiệu chỉnh dòng điện sớm làm nó đạt

trạng thái bão hòa với tín hiệu u đk xác lập ở giá trị cực đại.

- Điện áp chỉnh lưu cực đại tạothành tác dụng lên mạch phần ứng theo phương trình:

Trang 132

03/20/21 132

-Do vận tốc thay đổi chậm nên thành phần

sức điện động kφ t ω lúc này có giá trị không

đáng kể

- Điện áp chỉnh lưu u d tác dụng tăng nhanh dòng điện phần ứng đến giá trị cực đại

Trang 133

03/20/21 133

-Tại thời điểm t=t 2 , i ư =i ưmax và mạch hiệu chỉnh dòng điện thoát ra vùng bão hòa Nó bắt đầu

tác dụng lên quá trình hiệu chỉnh dòng điện

-Do dòng điện phần ứng quá độ tiếp tục tăng

lên vượt quá giá trị i yc nên khối hiệu chỉnh dòng tác dụng làm giảm điện áp u đk và từ đó giảm điện áp chỉnh lưu Quá trình nêu trên kết thúc tại thời

điểm t 2

Trang 134

03/20/21 134

-Khi đó, điện áp nguồn cung cấp mạch phần ứng phải vừa đảm bảo duy trì dòng qua phần ứng bằng cực đại vừa bù cho thành phần sức điện động tỉ lệ với vận tốc tăng lên của động

cơ

-Do vận tốc động cơ trong giai đoạn này thay đổi gần như tuyến tính nên điện áp trung bình của nguồn gần như thay đổi theo hàm:

Trang 135

03/20/21 135

- Trị trung bình tín hiệu điện áp điều khiển trong giai đoạn (t2 < t <t3) gần như thay đổi tỉ lệ thuận với vận tốc

-Tại thời điểm t=t3, vận tốc động cơ w đạt giá trị vận tốc đặt wyc và tiếp tục vượt qua wyc khi t>t3

- Do đó, khối hiệu chỉnh vận tốc bắt đầu ra khỏi vùng bão hòa của nó Sai biệt vận tốc (wyc-wht)<0 tác dụng làm giảm tín hiệu dòng yêu cầu iyc ở ngõ ra

Trang 136

-Sai biệt vận tốc tiếptục làm giảm tín hiệu dòng iyc đến triệt tiêu Sai biệt ở ngõ vào khối hiệu chỉnh dòng điện tác động giảm tín hiệu điện áp điều khiển, tức giảm điện áp chỉnh lưu trung bình.

Trang 137

03/20/21 137

-Đến thời điểm t=t4, dòng điện qua phần ứng

triệt tiêu và tín hiệu uđk có giá trị thấp không

cho phép thực hiện được quá trình chuyển mạch

- Do đó, động cơ sau thời điểm

t=t4 chạy không tải với điện áp phần ứng duy trì ở sức điện động đạt được ở thời điểm

t=t4.

Trang 138

03/20/21 138

-Một trường hợp khác mô tả trên là khởi động động cơ mang tải Quá trình khởi động có giai đoạn đầu diễn ra tương tự như trường hợp đã được khảo sát

- Trong giai đoạn (t<t 1 ), hai khối hiệu chỉnh ở trạng thái bão hòa Trong giai đoạn

(t 1 <t<t 2 ), mạch hiệu chỉnh vận tốc vẫn duy trì ở trạng thái bão hòa trong khi hiệu chỉnh dòng

điện hoạt động trong vùng tuyến tính Khi t>t2,

hai khối hiệu chỉnh cùng hoạt động trong phạm

vi tuyến tính

- Do phải tạo nên moment cân bằng với moment tải, dòng điện xác lập mạch phần ứng đạt giá trị khác zero

Trang 139

03/20/21 139

Trang 140

03/20/21 140

- Cấu trúc hệ truyền động đảo chiều vòng kín được mô tả tương tự như trường

hợp ở trên Điểm khác biệt của cấu trúc đảo chiều thể hiện ở các điểm sau đây.

mạch công suất cho phép đảo chiều: ví dụ bộ chỉnh lưu kép (hoặc bộ chỉnh lưu đơn và công tắc đảo) mắc vào mạch phần ứng (hoặc mạch kích từ)

Trang 141

03/20/21 141

Mạch đo và xử lý tín hiệu phải xác định được các tín hiệu về dấu cũng như độlớn (đo vận tốc, dòng điện) Các khối hiệu chỉnh được thiết lập sao cho đảm bảo các mức giới hạn dòng điện, vận tốc phù hợp

Trang 142

03/20/21 142

Cấu trúc điều khiển hệ truyền động tương tự như các hệ đã mô tả

Điểm khác biệt đối với các bộ biến đổi dc đã khảo sát là ở đây động

cơ có thể điều khiển chạy theo hai chiều và hãm cũng theo cả hai

chiều quay của nó

Trang 143

03/20/21 143

Trang 144

03/20/21 144

Trong thực tế, nhiều trường hợp điều khiển truyền động theo yêu cầu đạt một

vị trí xác định của cơ cấu chấp hành Điều khiển vận tốc chỉ có ý nghĩa phụ vàkhông có ý nghĩa quyết định Thông thường, một yêu cầu quan trọng là quá

trình chuyển từ vị trí này sang vị trí khác được thực hiện nhanh nhất Lúc đó,

quá trình điều khiển mang tính tối ưu

Định dạng
Số trang	326
Dung lượng	14,71 MB