Bài giảng Tổng hợp hệ điện cơ 1: Chương 4

Chia sẻ: Minh Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Tổng hợp hệ điện cơ 1: Chương 4 - Hệ thống truyền động đảo chiều trình bày về các sơ đồ truyền động đảo chiều dùng hệ thống T-Đ, hãm tái sinh của hệ thống tiristor động cơ, các phương pháp điều khiển BBĐ có đảo dòng, hệ thống truyền động đảo chiều điều khiển độc lập, hệ thống truyền động đảo chiều điều khiển độc lập, hệ thống truyền động đảo chiều điều khiển phối hợp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Tổng hợp hệ điện cơ 1: Chương 4

Chương 4: Hệ thống truyền động đảo chiều 4.1. Các sơ đồ truyền động đảo chiều dùng hệ thống T-Đ 4.1.1. Đảo chiều áp dòng trong mạch phần ứng động cơ Trong hệ thống điều tốc đảo chiều, yêu cầu cơ bản đối với động cơ điện là có thể thay đổi chiều quay của nó. Nhưng muốn thay đổi chiều quay thì bắt buộc phải thay đổi chiều của mômen điện từ động cơ Mđt. Từ công thức mômen quay động cơ điện một chiều Mđt = KmId có thể thấy, chiều của Mđt có thể được thay đổi bằng hai cách, một là đổi chiều dòng điện mạch phần ứng của động cơ, trên thực tế là thay đổi cực tính điện áp của mạch điện phần ứng, hai là đổi chiều từ thông kích từ động cơ, tức là thay đổi chiều dòng điện kích từ. Tương ứng với chúng, mạch điện đảo chiều của hệ thống tiristor - động cơ cũng có hai phương thức: đảo cách đấu đầu ra bộ biến đổi (BBĐ) với mạch phần ứng và đảo cách đấu đầu ra BBĐ kích từ với cuộn dây kích từ động cơ.
Chương 4: 4.1. Các sơ đồ truyền động đảo chiều dùng hệ thống T-Đ 4.1.1. Đảo chiều áp dòng trong mạch phần ứng động cơ 4.1.1.1. Mạch điện đảo chiều dòng phần ứng động cơ khi BBĐ sử dụng một sơ đồ chỉnh lưu + T N T1 CK T3 CK  Ud Đ  Ud Đ T T4 T2 BĐ CKĐ - BĐ CKĐ - - + + Hình 4.1: Mạch điện đảo chiều dùng bộ Hình 4.2: Mạch điện đảo chiều dùng bộ đóng cắt có tiếp điểm T và N đóng cắt không tiếp điểm bằng tiristor
4.1.1. Đảo chiều áp dòng trong mạch phần ứng động cơ 4.1.1.2. Mạch điện đảo chiều dòng phần ứng động cơ khi sử dụng BBĐ có  đảo dòng Hình 4.3: Ở NHỮNG MÁY CÔNG TÁC YÊU Hệ thống CẦU ĐỔI CHIỀU QUAY truyền động đảo THƯỜNG XUYÊN, ĐẶC BIỆT LÀ chiều NHỮNG MÁY CÓ YÊU CẦU CL1 động cơ một chiều THỜI GIAN QUÁ TRÌNH QUÁ dùng BBĐ ĐỘ KHI ĐẢO NGẮN THÌ CK Id có đảo Đ dòng bằng THƯỜNG SỬ DỤNG HỆ hai sơ đồ TRUYỀN ĐỘ T-Đ VỚI BỘ BIẾN chỉnh lưu CKĐ mắc song ĐỔI CÓ ĐẢO DÒNG. BBĐ CÓ song ĐẢO DÒNG ĐƯỢC XÂY DỰNG ngược CL2 TỪ HAI SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN DÙNG TIRISTOR
4.1.2. Đảo chiều dòng kích từ động cơ Do công suất kích từ chỉ chiếm khoảng 15% công suất định mức, rõ ràng  là công suất của của các thiết bị đóng cắt hoặc sơ đồ chỉnh tiristor dùng để đảo chiều dòng và cung cấp cho cuộn dây kích từ nhỏ hơn rất nhiều khi thực hiện đảo chiều dòng phần ứng, do vậy đối với động cơ công suất lớn thì dùng phương án đảo chiều dòng kích từ là tương đối rẻ tiền. Tuy nhiên, quá trình đổi chiều dòng kích từ xẩy ra chậm hơn rất nhiều so với đổi chiều dòng điện mạch phần ứng, ở những động cơ có công suất trung bình, hằng số thời gian mạch kích từ chiếm khoảng vài giây, nếu cứ cho dòng điện kích từ tăng giảm tự nhiên, thì việc đổi chiều dòng điện có thể chiếm mất khoảng 10 giây. Trong thực tế, việc đảo chiều quay động cơ bằng phương pháp đảo chiều từ thông thường áp dụng cho các hệ thống truyền động điện công suất trung bình và lớn và ít diễn ra quá trình đảo chiều như hệ thống truyền động trục cán của máy cán liên tục.
Chương 4: 4.2. Hãm tái sinh của hệ thống tiristor - động cơ 4.2.1. Chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu của chỉnh lưu có điều khiển Để có chế độ nghịch lưu thì cần có các điều kiện như sau:   900   EĐ  0  EĐ  Ud   Từ các biểu thức có thể kết luận: Để sơ đồ chỉnh lưu làm việc ở chế độ nghịch lưu cần có các điều kiện là: góc điều khiển sơ đồ chỉnh lưu phải lớn hơn 900, sức điện động tải (s.đ.đ. ngược) phải đổi chiều và có giá trị lớn hơn giá trị tuyệt đối của điện áp chỉnh lưu trung bình.
4.2.1. Chế độ chỉnh lưu và nghịch lưu của chỉnh lưu có điều khiển
4.2. Hãm tái sinh của hệ thống tiristor - động cơ 4.2.2. Hãm tái sinh của động cơ điện khi điều chỉnh giảm tốc hoặc dừng Có rất nhiều máy công tác trong thực tế yêu cầu tăng giảm tốc hoặc dừng máy một cách nhanh chóng, biện pháp rẻ tiền nhất chính là dùng cách hãm động cơ theo phương pháp hãm tái sinh, cho động cơ làm việc ở trên đường đặc tính ở góc phần tư thứ 2. Hãm tái sinh khi quay ngược với tải thế năng và hãm tái sinh khi giảm tốc hoặc dừng máy với tải phản kháng khác nhau ở 3 điểm sau: (1) Hãm tái sinh khi điều chỉnh giảm tốc hoặc dừng máy, động cơ làm việc ở góc phần tư thứ hai, chiều của tốc độ quay vẫn là dương, mô men quay đổi chiều thành âm; còn hãm tái sinh quay ngược khi động cơ mang tải có tính chất thế năng thì động cơ làm việc ở góc phần tư thứ 4, chiều quay biến thành âm, chiều mômen động cơ không đổi.
4.2.2. Hãm tái sinh của động cơ điện khi điều chỉnh giảm tốc hoặc dừng (2) Hãm tái sinh quay ngược khi động cơ mang tải có tính chất thế năng là một trạng thái làm việc ổn định, còn hãm tái sinh khi điều chỉnh giảm tốc hoặc dừng máy thường là một quá trình quá độ, cuối cùng phải trở về góc phần tư thứ nhất mới ổn định được, hoặc là cuối cùng phải trở về gốc tọa độ (động cơ dừng). (3) Hãm tái sinh quay ngược khi động cơ mang tải có tính chất thế năng thì cực tính của s.đ.đ. động cơ thay đổi theo chiều quay của động cơ để duy trì dòng điện động cơ theo chiều ban đầu; còn hãm tái sinh khi điều chỉnh giảm tốc hoặc dừng máy, từ góc độ động cơ mà xem xét, dù phụ tải nào trong quá trình hãm giảm tốc s.đ.đ. động cơ đều không thay đổi cực tính, muốn trả lại điện năng bắt buộc phải tìm cách làm cho dòng điện đổi chiều.
4.2.2. Hãm tái sinh của động cơ điện khi điều chỉnh giảm tốc hoặc dừng Rd Rd n n01 + + A Id + + Id C n02  Ud1 EĐ EĐ Ud2  B - - CL1 - - CL2 0 Ic Id a b c Hình 4.5: Sơ đồ thay thế hệ T-Đ khi sử dụng BBĐ có đảo dòng trong các chế độ làm việc: a) Động cơ ở chế độ động cơ, BBĐ ở chế độ chỉnh lưu khi Ud1>EĐ b) Động cơ ở chế độ hãm tái sinh, BBĐ ở chế độ nghịch lưu khi EĐ c) Đặc tính cơ điện trong quá trình điều chỉnh giảm tốc từ điểm A về điểm B
4.3. Các phương pháp điều khiển BBĐ có đảo dòng Các bộ biến đổi có đảo dòng dùng hai sơ đồ chỉnh lưu mắc song song ngược hoặc đấu chéo trong hệ truyền động T-Đ có đảo chiều có hai phương pháp điều khiển: điều khiển độc lập (còn gọi là điều khiển riêng) và điều khiển phối hợp (còn gọi là điều khiển chung). 4.3.1. Phương pháp điều khiển độc lập Là phương pháp điều khiển mà khi hệ thống làm việc, ở một chế độ, tại một thời điểm chỉ có các van của một sơ đồ làm việc, các van của sơ đồ chỉnh lưu kia không được cấp xung điều khiển và không làm việc. Khi cần đảo chiều dòng (đảo chiều quay hoặc điều chỉnh giảm tốc), người ta tác động vào mạch điều khiển để ngắt dòng qua các van của sơ đồ đang làm việc, cắt xung điều khiển các van này và duy trì một khoảng thời gian dòng qua tất cả các van đều bằng không (để các van vừa khóa khôi phục tính chất điều điều khiển) rồi thực hiện cấp xung cho các van của sơ đồ cần đưa vào làm việc để đảo chiều dòng động cơ.
4.3. Các phương pháp điều khiển BBĐ có đảo dòng 4.3.2. Phương pháp điều khiển phối hợp Là phương pháp điều khiển BBĐ đảo dòng mà khi hệ thống làm việc thì tất cả các van của cả hai sơ đồ chỉnh lưu đều được cấp xung điều khiển và đều có thể dẫn dòng, tuy nhiên để đảm bảo sự làm việc bình thường của hệ thống thì quan hệ giữa các góc điều khiển của hai sơ đồ phải tuân theo những quy luật nhất định (sẽ giới thiệu trong mục 4.4) và cần bổ sung vào sơ đồ một số phần tử (cuộn kháng hạn chế dòng cân bằng). Nhược điểm của sơ đồ là sẽ xuất hiện dòng điện cân bằng, đây thực chất là dòng ngắn mạch hai pha nguồn và cần có thiết bị hạn chế để tránh gây hỏng van, dẫn đến tăng kích thước hệ truyền động và tăng tổn hao công suất. Mặc dù có các nhược điểm như đã nêu nhưng hệ thống loại này lại có ưu điểm là độ tác động nhanh cao, chất lượng quá trình quá độ tốt hơn nhiều so với hệ dùng phương pháp điều khiển độc lập nên thường được sử dụng khi có yêu cầu cao về độ tác động nhanh.
4.3. Các phương pháp điều khiển BBĐ có đảo dòng 4.3.2. Phương pháp điều khiển phối hợp Phụ thuộc vào quan hệ giữa góc điều khiển của hai sơ đồ chỉnh lưu thuận và ngược, phương điều khiển phối hợp được chia thành hai: - Điều khiển phối hợp tuyến tính - Điều khiển phối hợp phi tuyến
4.4. Hệ thống truyền động đảo chiều điều khiển độc lập 4.4.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống  CLI CBD FXT ui ui CL1 ucđ uv - uđkT = R 1RI - un Id CK uLGT Đ LG uLGN CKĐ ui - uđkN = -1 2RI CL2 FXN FT Hình 4.6: Cấu trúc hệ thống truyền động đảo chiều động cơ một chiềuhai mạch vòng dùng BBĐ có đảo dòng điều khiển độc lập
4.4. Hệ thống truyền động đảo chiều điều khiển độc lập 4.4.2. Yêu cầu của hệ thống đảo chiều đối với bộ điều khiển logic đảo chiều Nhiệm vụ của bộ điều khiển logic LG là đảm bảo chỉ cho phép một trong hai mạch phát xung làm việc và đảm bảo quá trình chuyển đổi sự làm việc của hai sơ đồ chỉnh lưu khi cần đổi chiều dòng động cơ diễn ra nhanh nhất nhưng an toàn. LG được xây dựng từ các phần tử điện tử số, tín hiệu đầu ra của nó uLGT và uLGN là tín hiệu số lấy "0" và "1" để khống chế mạch phát xung, khi một tín hiệu có mức logic "0" thì mạch phát xung tương ứng không làm việc, khi tín hiệu có mức logic "1" thì mạch phát xung tương ứng làm việc, cả hai đều không thể đồng thời là “1” để bảo đảm chắc chắn hai mạch phát xung không bao giờ đồng thời tạo ra xung điều khiển, còn trong giai đoạn đảo chiều dòng sẽ có khoảng thời gian cả hai đều có mức “0”,
4.4. Hệ thống truyền động đảo chiều điều khiển độc lập 4.4.2. Yêu cầu của hệ thống đảo chiều đối với bộ điều khiển logic đảo chiều tương ứng cả hai mạch phát xung đều không làm việc (cũng cần lưu ý: một số trường có thể chọn mức logic để cho mạch phát xung làm việc ngược lại với qui định trên, tức là mức “0” là cho phép mạch phát xung làm việc, điều này phụ thuộc vào cấu trúc và hoạt động cụ thể của mạch phát xung, tuy nhiên phải đảm bảo không được để xẩy ra trường hợp cả hai mạch phát xung đồng thời làm việc. nhiều so với hệ dùng phương pháp điều khiển độc lập nên thường được sử dụng khi có yêu cầu cao về độ tác động nhanh. 4.4.2. Yêu cầu của hệ thống đảo chiều đối với bộ điều khiển logic đảo chiều Tóm lại yêu cầu đối với mạch logic LG trong hệ truyền động đảo chiều sử dụng BBĐ có đảo dòng điều khiển độc lập:
4.4.2. Yêu cầu của hệ thống đảo chiều đối với bộ điều khiển logic đảo chiều (1) Khi có sự thay đổi cực tính của tín hiệu đặt dòng điện và tín hiệu thông báo dòng điện về 0 (ui0) thì phát lệch khóa mạch phát xung cho sơ đồ chỉnh lưu làm việc ở giai đoạn trước, còn mạch phát xung cho sơ đồ chuẩn bị được đưa vào làm việc vẫn chưa được phép làm việc, tức là cả uLGT và uLGN đều phải bằng không. (2) Sau khi phát lệnh khóa mạch phát xung của sơ đồ vừa ngừng làm việc, thực hiện duy trì một khoảng thời gian để đảm bảo các van của sơ đồ vừa kết thúc làm việc phục hồi tính chất điều khiển; sau thời gian duy trì này thực hiện phát tín hiều cho phép mạch phát xung của sơ đồ cần đưa vào làm việc để thực hiện việc đổi chiều dòng tải (động cơ). (3) Dù cho ở bất cứ tình huống nào, tuyệt đối không cho phép cả hai mạch phát xung đồng thời phát xung, lúc FXT làm việc thì FXN phải không làm việc và ngược lại.
4.4.3. Thiết kế mạch logic khống chế đảo chiều dòng Tín hiệu đặt Tín hiệu khống dòng điện Khối biến đổi Khối xử lý Tạo thời Khóa liên chế FXT: uLGT tín hiệu logic gian trễ động Tín hiệu báo Tín hiệu khống dòng điện bằng chế FXN: uLGN 0 Hình 4.7:Cấu trúc chung của mạch logic đảo chiều LG và các tín hiệu vào ra của nó Từ các phân tích trên cho phép xác định được tín hiều vào và ra của mạch LG. Cấu trúc của LG với các tín hiệu vào ra của nó được minh họa trên hình 4.7. Về cơ bản có thể xem LG gồm bốn bộ phận chính, đó là: Khối biến đổi tín hiệu, khối xử lý thuật toán logic, tạo thời gian trễ và khóa liên động các tín hiệu đầu ra của LG.
4.4.3. Thiết kế mạch logic khống chế đảo chiều dòng 4.4.3.1. Khối biến đổi tín hiệu ur uv Rv Urm1 - ur OA uv2 0 uv1 + uv Rp Rv0 Urm2 Hình 4.8: sơ đồ mạch chuyển đổi tín hiệu ở đầu vào mạch logic đảo chiều và dạng tính quan hệ vào - ra R v0  ; U = Uv1 – Uv2 = (Urm1 – Urm2) R p  R v0
4.4.3. Thiết kế mạch logic khống chế đảo chiều dòng 4.4.3.2. Khối xử lý logic Tín hiệu vào: Nhận biết cực tính mômen: M > 0, tức là lúc < 0, uM = "1", M < 0, tức là lúc > 0, uM = "0". Kiểm tra trạng thái khóa của các van: khi có dòng điện (các van đang mở), uz = “0” khi dòng điện bằng không (các van khóa), uz = "1". Tín hiệu ra : Khoá mạch phát xung sơ đồ chỉnh lưu thuận FXT, uT = "0"; Mở mạch phát xung sơ đồ chỉnh lưu thuận FXT, uT = "1"; Khoá mạch phát xung sơ đồ chỉnh lưu ngược FXN, uN = "0"; Mở mạch phát xung sơ đồ chỉnh lưu ngược FXN, uN = “1".