Bài giảng Cơ sở truyền động điện - Chương 2: DC Drives

Chia sẻ: Cố Dạ Bạch | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:141

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở truyền động điện - Chương 2: DC Drives. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: cấu tạo, nguyên lý hoạt động; sơ đồ tương đương, phương trình; đặc tính cơ và các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ; mở máy, khởi động động cơ; hãm các chế độ hãm; các phương pháp điều khiển tốc độ; hệ thống truyền động máy phát động cơ – FĐ;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở truyền động điện - Chương 2: DC Drives

Fundamental of Electric Drives Chapter 2: DC Drives Nhóm Truyền động điện Bộ môn Tự động hóa Công nghiệp – Viện Điện 2019.2
Nội dung chương 2 2.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động 2.2 Sơ đồ tương đương, phương trình 2.3 Đặc tính cơ và các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ 2.4 Mở máy, khởi động động cơ 2.5 Hãm các chế độ hãm 2.6 Các phương pháp điều khiển tốc độ 2.7 Hệ thống truyền động máy phát động cơ – FĐ 2.8 Hệ thống Chỉnh lưu điều khiển – ĐC KTĐL 2.9 Hệ thống Xung áp - ĐC KTĐL 2.10 Nâng cao chất lượng điều khiển truyền động điện và cấu trúc điều khiển hai mạch vòng (Tự động điều khiển động cơ điện 1 chiều) Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 2
Cấu tạo động cơ điện một chiều § Chuyển đổi năng lượng Chổi than điện thành năng lượng Phần ứng Cổ góp cơ Vòng bi § Hai thành phần cấu tạo chính: ₋ Phần kích từ (đặt trên stator) • Nam châm vĩnh cửu hoặc • Dây quấn quấn quanh lõi Khung động cơ sắt Lõi sắt kích từ ₋ Phần ứng Trục Dây quấn kích từ • Dây quấn đặt trên rotor Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 3
Cấu tạo động cơ điện một chiều Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 4
Phân loại § Permanent magnet DC motor § Wound field DC motor Hanoi University of Science and Technology © HDC 2019.1 5
Phân loại § The motors are classified depending upon the type of connection between the armature and the field. Hanoi University of Science and Technology © HDC 2019.1 6
Nguyên lý hoạt động § Lực điện từ 𝑓 [𝑁] (lực Lorentz) sinh ra trên thanh dẫn mang điện: 𝑓 = 𝐵𝑙𝑖 § Sức điện động, e [V] trong thanh dẫn 𝑒 = 𝐵𝑙𝑢 Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 7
Nguyên lý hoạt động Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 8
Nguyên lý hoạt động § Stator sinh ra từ trường 𝐵! [T] đều § Cuộn dây trên rotor có ₋ 𝑁 vòng ₋ bán kính 𝑟[m] ₋ chiều dài 𝑙[𝑚] ₋ số nhánh song song là 𝑎 ₋ số cặp cực từ là 𝑝 § Momen: N2𝑝 𝑇" = 𝜙𝐼# = 𝐾𝜙𝐼# 𝜋𝑎 § Sức điện động: 𝑁2𝑝 𝐸# = 𝜙𝜔 = 𝐾𝜙𝜔 𝜋𝑎 Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 9
2.2 Sơ đồ tương đương của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 𝑖# 𝐿# 𝑅# + + 𝐿$ 𝑅$ 𝑣# 𝑒# 𝑖$ - 𝑣$ - - + Phần ứng Phần kích từ Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 10
Sơ đồ tương đương của động cơ điện một chiều kích từ độc lập § Ở chế độ quá độ: !" $ !# = % 𝑇& − 𝑇' 𝑒( = 𝐾𝜙𝜔 !)! 𝑣( = 𝑒( + 𝑖( 𝑅( + 𝐿( !# § Ở chế độ xác lập: 𝑇 = 𝐾𝜙𝐼( = 𝐾* 𝜔 𝐸( = 𝐾𝜙𝜔 = 𝐾+ 𝜔 𝐾* = 𝐾+ 𝑉 = 𝐸( + 𝑅( 𝐼( ( Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 11
Sơ đồ tương đương của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Sơ đồ khối mô hình hóa động cơ một chiều Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 12
2.3 Đặc tính cơ và các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ § Phương trình đặc tính cơ điện: 𝜔 [𝑟𝑎𝑑/𝑠] Current-speed characteristic 𝑉 ! 𝑅! 𝜔! , 0 𝜔= − 𝐼 𝐾𝜙 𝐾𝜙 ! 𝜔"#$%& § Phương trình đặc tính cơ 𝑉 ! 𝑅! 𝜔= − " 𝑇# 𝐾𝜙 𝐾𝜙 𝑇 𝐼"#$%& 𝐼[𝐴] Torque vs. Current 𝜔 Torque-speed characteristic [𝑟𝑎𝑑/𝑠] 𝑇"#$%& 𝜔! , 0 Δ𝜔 𝜔"#$%& 𝐼"#$%& 𝐼 𝑇"#$%& 𝑇 [𝑁. 𝑚] Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 13
2.3 Đặc tính cơ và các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ 𝜔 § Phương trình đặc tính cơ điện: [𝑟𝑎𝑑/𝑠] Current-speed characteristic 𝑉 𝑅" 𝜔! , 0 " 𝜔= − 𝐼" 𝜔"#$%& 𝐾𝜙 𝐾𝜙 § Phương trình đặc tính cơ 𝑉" 𝑅" 𝜔= − 𝑇 # $ 𝐾𝜙 𝐾𝜙 𝐼"#$%& 𝐼[𝐴] § Phương trình đặc tính cơ 𝜔 Torque-speed characteristic 𝐾𝜙 𝐾𝜙 # [𝑟𝑎𝑑/𝑠] 𝑇$ = 𝑉 − 𝜔 𝜔! , 0 Δ𝜔 𝑅" " 𝑅" 𝜔"#$%& § Độ cứng đặc tính cơ: # 𝑑𝑇 𝐾𝜙%"&$' 𝛽= =− 𝑑𝜔 𝑅" 𝑇"#$%& 𝑇 [𝑁. 𝑚] Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 14
Đặc tính cơ và các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ § Phương trình đặc tính cơ § 𝐼" = 0 hoặc 𝑇 = 0: *( 𝑉 " 𝑅" + 𝑅"'( 𝜔) = tốc độ không tải lý tưởng 𝜔= − # 𝑇$ +6 𝐾𝜙 𝐾𝜙 § Khi 𝜔 = 0: 𝑅"'( điện trở phụ mạch phần ứng *( Giả thiết 𝜙 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡, phương trình 𝐼" = 𝐼,&"%& = và -( .-()* tuyến tính 𝑇,&"%& = 𝐾 𝜙 𝐼,&"%& 𝜔 [𝑟𝑎𝑑/𝑠] 𝜔 [𝑟𝑎𝑑/𝑠] 𝜔! , 0 𝜔! , 0 𝜔"#$%& 𝜔"#$%& 𝑇"#$%& 𝑇'$#"$ 𝑇 [𝑁. 𝑚] 𝐼"#$%& 𝐼'$#"$ 𝐼 [𝐴] Torque-speed characteristic Current-speed characteristic Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 15
Ảnh hưởng của điện trở phần ứng § Giả thiết: 𝑉 = 𝑉,(#&! và 𝜙 = 𝜙,(#&! ( 𝜔 [𝑟𝑎𝑑/𝑠] § Tốc độ không tải lý tưởng: 𝑉,(#&! 𝜔! 𝑇𝑁 𝜔- = 𝐾𝜙./012 𝑅#&,- 𝑅#&,. § Độ cứng đặc tính cơ: 𝑅#&,/ 𝑅#&,0 𝑑𝑇 𝐾𝜙,(#&! 3 𝑇+ 𝑇 𝛽= =− 𝑑𝜔 𝑅( + 𝑅(!4 § Ứng với 𝑅(!4 = 0, đặc tính cơ tự nhiên § 𝑅(!4 lớn thì 𝛽 càng nhỏ Torque-speed characteristic Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 16
Ảnh hưởng của điện áp phần ứng § Giả thiết: 𝜔 𝑉#_"#$%& > 𝑉#- > 𝑉#. > 𝑉#/ > 𝑉#0 [𝑟𝑎𝑑/𝑠] 𝜙 = 𝜙34567 và 𝑅478 = 0 𝜔! § Tốc độ không tải lý tưởng: 𝜔!- 𝑉"#$%& 𝜔!. 𝑉#- 𝑉 : 𝜔!/ 𝑉#. 𝜔9: = 𝐾𝜙;? 𝜔!0 𝑉#/ § Độ cứng đặc tính cơ: 𝑇+ 𝑉#0 𝑇 𝐾𝜙34567 @ 𝛽=− = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝑅4 Torque-speed characteristic § Giảm 𝑉 ⇒ 𝜔9: giảm theo : Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 17
Ảnh hưởng của từ thông § Giả thiết 𝑉 = 𝑉$!%#& và 𝑅!&' = 0: 𝜔 ! 𝜙"#$%& > 𝜙- > 𝜙. [𝑟𝑎𝑑/𝑠] § Thay đổi từ thông 𝜙 bằng cách thay đổi 𝐼( 𝜔!. § Tốc độ không tải lý tưởng: 𝜔!- 𝜙. 𝑉$!%#& 𝜔! 𝜙- 𝜔)* = 𝐾𝜙* 𝜙"#$%& § Giảm 𝜙* ⇒ 𝜔)* tăng § Độ cứng đặc tính cơ: 𝑇'. 𝑇'- 𝑇'$#"$ 𝑇 𝜔 𝐾𝜙* " [𝑟𝑎𝑑/𝑠] 𝜙"#$%& > 𝜙- > 𝜙. 𝛽=− 𝑅! 𝜔!. § Giảm 𝜙* ⇒ 𝛽 giảm theo 𝜔!- 𝜙. ,!"#$% 𝜙- § 𝐼+%!$% = = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝜔! -" 𝜙"#$%& § 𝑇+%!$% = 𝐾𝜙* 𝐼+%!$% 𝐼'$#"$ 𝐼 Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 18
2.4 Mở máy, khởi động động cơ § Khi bắt đầu mở máy: 𝜔 = 0 ⇒ 𝐸4 = 0 § Toàn bộ điện áp nguồn cấp rơi trên điện trở phần ứng: 𝑉4 𝑉 = 𝑅4 𝐼4 ⇒ 𝐼4 = 4 𝑅4 § 𝑅4 thường rất nhỏ ⇒ 𝐼4 rất lớn: 𝐼I5435 = 10 ÷ 25 𝐼34567 Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 19
Ví dụ § 𝑉 = 815 [𝑉]; 𝑅4 = 705 mΩ ; 𝐼4J = 86[𝐴] 4 KLM N ⇒ 𝐼4!"#$" = ≈ 1156[𝐴] 9.P9M Q § Cần hạn chế dòng khởi động bằng cách: ₋ Giảm điện áp phần ứng (khi có bộ biến đổi công suất) ₋ Mắc thêm điện trở phụ Hanoi University of Science and Technology © DIA 2019.2 20