CH NG 5: CÁC NGUYÊN T C T Đ NG KH NG CH TRUY N Đ NG ĐI N ƯƠ
5.1 Khái ni m chung
1. Khái ni m
Theo yêu c u công ngh c a máy, c c u s n xu t, các h th ng truy n đ ng đi n t đ ng đ u ơ
đ c thi t k tính toán đ làm vi c nh ng tr ng thái (hay ch đ ) xác đ nh. Nh ng tr ng thái sượ ế ế ế
c hay h h ng khác thông th ng đã đ c d đoán khi thi t k tính toán chúng đ áp d ng nh ng ư ườ ượ ế ế
thi t b và bi n pháp b o v c n thi t. ế ế
Nh ng tr ng thái làm vi c c a h th ng truy n đ ng đi n t đ ng th đ c đ c tr ng b ng ượ ư
các thông s nh : t c đ làm vi c c a các đ ng c truy n đ ng hay c a c c u ch p hành máy ư ơ ơ
s n xu t, dòng đi n ph n ng c a đ ng c hay dòng kích thích c a đ ng c đi n m t chi u, ơ ơ
mômen ph t i trên tr c c a đ ng c truy n đ ng... Tuỳ theo quá trình công ngh yêu c u các ơ
thông s trên th l y các giá tr khác nhau. Vi c chuy n t giá tr này đ n giá tr khác đ c th c ế ượ
hi n t đ ng nh h th ng đi u khi n.
K t qu ho t đ ng c a ph n đi u khi n s đ a h th ng đ ng l c c a truy n đ ng đi n đ n m tế ư ế
tr ng thái làm vi c m i, trong đó ít nh t m t thông s đ c tr ng cho m ch đ ng l c l y giá tr ư
m i.
Nh v y v th c ch t đi u khi n h th ng đ a vào ho c đ a ra kh i h th ng nh ng ph nư ư ư
t , thi t b nào đó (ch ng h n đi n tr , đi n kháng, đi n dung, khâu hi u ch nh...) đ thay đ i m t ế
ho c nhi u thông s đ c tr ng ho c đ gi m t thông s nào đó (ch ng h n t c đ quay) không ư
thay đ i khi s thay đ i ng u nhiên c a thông s khác. Đ t đ ng đi u khi n ho t đ ng c a
truy n đ ng đi n, h th ng đi u khi n ph i nh ng c c u, thi t b c m ng đ c giá tr các ơ ế ượ
thông s đ c tr ng cho ch đ công tác c a truy n đ ng đi n (có th môđun, cũng th c ư ế
v d u c a thông s ).
Trong h th ng đi u khi n gián đo n các ph n t c m ng này ph i làm vi c theo các ng ng ưỡ
ch nh đ nh đ c. Nghĩa khi thông s đ c c m ng đ n tr s ng ng đã đ t, ph n t c m ng ượ ượ ế ưỡ
theo thông s này s b t đ u làm vi c phát ra m t tín hi u đ a đ n ph n t ch p hành. K t qu ư ế ế
s đ a vào ho c đ a ra kh i m ch đ ng l c nh ng ph n t c n thi t. ư ư ế
2. Các nguyên t c c b n: ơ
Trong m t h th ng t đ ng kh ng ch th ế ư ng có nhi u quá trình khác nhau nh ư: m máy, hãm
máy, đ o chi u quay, duy trì ch đ làm vi c theo yêu c u công ngh đ t ra, v.v... đây ta ch nêu ế
lên nguyên làm vi c c a các m ch t đ ng đi u khi n các quá trình trên b ng các r le, công t c ơ
t , các công t c - nút n các khí c đi u khi n khác. nh ng m ch đ n gi n nhơ ơ ng tínhư
ch t c s , d a trên nh ng m ch đó chúng ta th thi t l p đ ơ ế c các m ch kh ng ch ph cượ ế
t p.
Trong các h th ng t đ ng kh ng ch ta th ế ư ng g p các tr ư ng h p sau:
+ Đ i v i đ ng c đi n không đ ng b ro to lòng sóc: Đ n gi n nh t quá trình m máy, ơ ơ
hãm và đ o chi u quay. Trong m t s tr ng h p, nh t v i đ ng c công su t nh , ta th c hi nườ ơ
m máy (kh i đ ng) b ng cách đóng tr c ti p m ch stato c a đ ng c vào ngu n đi n xoay chi u ế ơ
có giá tr đi n áp b ng đ.m.
+ Đ i v i đ ng c đi n xoay chi u không đ ng b roto dây qu n đ ng c m t chi u ơ ơ
công su t trung bình l n: Khi m máy các đ ng c này ng ơ ư i ta thng m c thêm đi n tr phườ
trong m ch roto đ ng c đ h n ch dòng m máy s n i t t d n trong quá trình này. Khi th c ơ ế
hi n hãm đ ng năng và hãm ng ư c ngi ta cũng thườ ư ng thêm đi n tr ph vào m ch roto đ h n
ch dòng hãm. M ch đi n đ m máy đ ng c không đ ng b roto dây qu n đ ng c m tế ơ ơ
chi u ph i phù h p v i đ th m máy.
+ Đ i v i đ ng c xoay chi u đ ng b ba pha cũng th ơ ư ng áp d ng nh ư đ i v i đ ng c ơ
xoay chi u không đ ng b roto l ng sóc. Đ n gi n nh tm máy b ng cách đóng tr c ti p vào l ơ ế -
i đi n xoay chi u v i đi n áp đ nh m c, nhướ ưng phưng pháp này gây s t đi n áp l n, đ c bi tơ
96
khi l i công su t nh , d n đ n làm gi m đi n áp khi kh i đ ng, nh hướ ế ng x u đ n các đ ng ế
c các thi t b đi n khác dùng chung ngu n. Đ d ng đ ng c đ ng b ng i ta cũng s d ngơ ế ơ ườ
ph ng pháp hãm đ ng năng .ươ
Khi nghiên c u đ th m máy đ ng c m t chi u, đ ng c không đ ng b roto dây qu n ơ ơ
dùng ph ng pháp h n ch dòng m máy b ng cách đươ ế a đi n tr ph vào m ch roto đ ng cư ơ
ng i ta nh n th y r ng: Th i đi m lo i b các c p đi n tr ph liên quan m t thi t đ n t c đườ ế ế
quay c a đ ng c cũng nh ơ giá tr dòng đi n cu n dây đ ng c . ch đ làm vi c c th thì khiư ơ ế
xác đ nh đ ư c m t trong ba đ i l ư ng dòng đi n, ho c t c đ , ho c th i gian thì ta hoàn toàn
th xác đ nh đ c các đ i l ượ ư ng còn l i. Đi u đó cho phép ta th th c hi n ki m tra m t trong
ba thông s trên và dùng nó đ th c hi n kh ng ch t đ ng quá trình m máy, hãm máy. ế
Ngoài ra trong m t s thi t b , các quá trình làm vi c có liên h v i hành trình chuy n đ ng ế
c a c c u s n xu t : D ng c c u khi d ch chuy n đ n v trí xác đ nh, đ o chi u làm vi c c a c ơ ơ ế ơ
c u khi d ch chuy n đ n nh ng v trí gi i h n, v.v.... Trong tr ế ư ng h p này ta th b trí các
ph n t ki m tra hành trình (công tác hành trình) làm vi c đ t đ ng kh ng ch quá trình làm vi c ế
c a máy s n xu t. Qua các phân tích trên ta th y r ng có th c hi n vi c kh ng ch t đ ng m t h ế
th ng truy n đ ng đi n theo m t s nguyên t c nh sau: ư
- Nguyên t c th i gian
- Nguyên t c t c đ
- Nguyên t c dòng đi n
- Nguyên t c hành trình
Ngoài ra trong m t s các h th ng kh ng ch t đ ng khác ng i ta th s d ng m t ế ườ
s nguyên t c kh ng ch t đ ng khác nh ế ư: Nguyên t c nhi t đ , mô men, l u lư ư ng , v.v...
5.2 Đi u khi n t đ ng theo nguyên t c th i gian.
a) N i dung nguyên t c đi u khi n theo th i gian:
Đi u khi n theo nguyên t c th i gian d a trên c s thông s làm vi c c a m ch đ ng l c bi n ơ ế
đ i theo th i gian. Nh ng tín hi u đi u khi n phát ra theo m t quy lu t th i gian c n thi t đ làm ế
thay đ i tr ng thái c a h th ng.
Nh ng ph n t c m ng đ c th i gian đ phát tín hi u c n đ c ch nh đ nh d a theo ng ng ượ ượ ưỡ
chuy n đ i c a đ i t ng. Ví d nh t c đ , dòng đi n, mômen c a m i đ ng c đ c tính toán ượ ư ơ ượ
ch n ng ng cho thích h p v i t ng h th ng truy n đ ng đi n c th . Nh ng ph n t c m ng ưỡ
đ c th i gian có th g i chung là r le th i gian. Nó t o nên đ c m t th i gian tr (duy trì) k tượ ơ ượ
97
lúc tín hi u đ a vào (m c 0) đ u vào c a đ n khi phát đ c tín hi u ra đ a vào ph n t ư ế ượ ư
ch p hành.
C c u duy trì th i gian th là: c c u con l c, c c u đi n t , khí nén, c c u đi n t , t ngơ ơ ơ ơ ươ
ng r le th i gian ki u con l c, r le th i gian đi n t , r le th i gian khí nén r le th i gian ơ ơ ơ ơ
đi n t ...
b) M ch đi u khi n truy n đ ng đi n đi n hình theo nguyên t c th i gian:
Xét m ch đi u khi n kh i đ ng đ ng c đi n m t chi u kích t đ c l p hai c p đi n tr ph ơ
trong m ch ph n ng đ h n ch dòng đi n kh i đ ng trên theo nguyên t c th i gian. S đ ế ơ
m ch đi u khi n nh hình 5.2. ư
Tr ng thái ban đ u sau khi c p ngu n đ ng l c đi u khi n thì r le th i gian 1RTh đ c c p ơ ượ
đi n m ngay ti p đi m th ng kín đóng ch m RTh(9-11). Đ kh i đ ng ta ph i n nút m máy ế ườ
M(3-5), côngt ct Đg hút s đóng các ti p đi m m ch đ ng l c, ph n ng đ ng c đi n đ c ơ ế ơ ượ
đ u vào l i đi n qua các đi n tr ph kh i đ ng r1, r2. Dòng đi n qua các đi n tr tr s l n ướ
gây ra s t áp trên đi n tr r1. Đi n áp đó v t quá ng ng đi n áp hút c a r le th i gian 2RTh làm ượ ưỡ ơ
cho ho t đ ng s m ngay ti p đi m th ng kín đóng ch m 2RTh(11-13), trên m ch 2G cùng ế ườ
v i s ho t đ ng c a r le 1RTh chúng đ m b o không cho các côngt ct 1G và 2G có đi n trong ơ ơ
giai đo n đ u c a quá trình kh i đ ng. Ti p đi m ph Đg(3-5) đóng đ t duy trì dòng đi n cho ế
cu n dây côngt ct Đg khi ta thôi không n nút M n a. Ti p đi m Đg(1-7) m ra c t đi n r le th i ơ ế ơ
gian 1RTh đ a r le th i gian này vào ho t đ ng đ chu n b phát tín hi u chuy n tr ng thái c aư ơ
truy n đ ng đi n. M c không c a th i gian t th đ c xem th i đi m Đg(1-7) m c t đi n ượ
1RTh. Hình 5.2 - Đi u khi n kh i đ ng đ ng c ĐMđl theo nguyên t c th i gian. ơ
Th i gian ch nh đ nh m i c p đi n tr đ c tính theo công th c: ượ
98
trong đó Tci - h ng s th i gian đi n c c a đ ng c đ c tính có đi n tr ph c p th i. ơ ơ
- V i ∆ωi là kho ng bi n thiên t c đ trên đ ng đ c tính c có c p đi n tr th i ế ườ ơ
nh ng mômen chuy n đ i M1, M2 t ng ng. ươ
- J là mômen quán tính c c a h th ng truy n đ ng và đ ng c , tính quy đ i v tr c đ ngơ ơ
c . ơ
Sau khi r le th i gian 1RTh nh , c c u duy trì th i gian s tính th i gian t g c không cho đ nơ ơ ế
đ t tr s ch nh đ nh thì đóng ti p đi m th ng kín đóng ch m RTh(9-11). Lúc này cu n dây ế ườ
côngt ct gia t c 1G đ c c p đi n ho t đ ng đóng ti p đi m chính c a m ch đ ng l c ơ ượ ế
c p đi n tr ph th nh t r1 b n i ng n m ch. Đ ng c s chuy n sang kh i đ ng trên đ ng ơ ườ
đ c tính c th 2. Vi c ng n m ch đi n tr r1 làm cho r le th i gian 2RTh m t đi n và c c u duy ơ ơ ơ
trì th i gian c a nó cũng s tính th i gian t ng t nh đ i v i r le 1RTh, khi đ t đ n tr s ch nh ươ ư ơ ế
đ nh s đóng ti p đi m th ng đóng đóng ch m 2RTh(11-13). Côngt ct gia t c 2G đi n ế ườ ơ
hút ti p đi m chính 2G, ng n m ch c p đi n tr th hai r2, đ ng c s chuy n sang ti p t c kh iế ơ ế
đ ng trên đ ng đ c tính c t nhiên cho đ n đi m làm vi c n đ nh A. ườ ơ ế
c) Nh n xét v đi u khi n truy n đ ng đi n theo nguyên t c th i gian:
u đi m c a nguyên t c đi u khi n theo th i gian th ch nh đ c th i gian theo tính toán Ư ượ
đ c l p v i thông s c a h th ng đ ng l c.
Trong th c t nh h ng c a mômen c n M ế ưở C c a đi n áp l i c a đi n tr cu n dây h u nh ướ ư
không đáng k đ n s k làm vi c c a h th ng đ n quá trình gia t c c a truy n đ ng đi n, ế ư ế
các tr s th c t sai khác v i tr s thi t k không nhi u. ế ế ế
Thi t b c a s đ đ n gi n, làm vi c tin c y cao ngay c khi ph t i thay đ i, r le th i gian dùngế ơ ơ ơ
đ ng lo t cho b t kỳ công su t và đ ng c nào, có tính kinh t cao. ơ ế
Hình 5.3 - Đ c tính kh i đ ng đ ng c ĐMđl theo nguyên t c th i gian ơ
Nguyên t c th i gian đ c dùng r t r ng rãi trong truy n đ ng đi n m t chi u cũng nh xoay ượ ư
chi u.
5.3 Đi u khi n t đ ng theo nguyên t c t c đ .
a) N i dung nguyên t c:
T c đ quay trên tr c đ ng c hay c a c c u ch p hành là m t thông s đ c tr ng quan ơ ơ ư
tr ng xác đ nh tr ng thái c a h th ng truy n đ ng đi n. Do v y, ng i ta d a vào thông s này ườ
đ đi u khi n s làm vi c c a h th ng. Lúc này m ch đi u khi n ph i có ph n t th c m đ c ượ
chính xác t c đ làm vi c c a đ ng c - g i r le t c đ . Khi t c đ đ t đ c đ n nh ng tr s ơ ơ ượ ế
ng ng đã đ t thì r le t c đ s phát tín hi u đ n ph n t ch p hành đ chuy n tr ng thái làmưỡ ơ ế
vi c c a h th ng truy n đ ng đi n đ n tr ng thái m i yêu c u. ế
R le t c đ th c u t o theo nguyên t c ly tâm, nguyên t c c m ng, cũng th dùng máyơ
phát t c đ . Đ i v i đ ng c đi n m t chi u th gián ti p ki m tra t c đ thông qua s c đi n ơ ế
đ ng c a đ ng c . Đ i v i đ ng c đi n xoay chi u có th thông qua s c đi n đ ng và t n s c a ơ ơ
m ch rôto đ xác đ nh t c đ .
Hình 5.4 trình bày s l c c u t o c a r le t c đ ki u c m ng. Rôto (1) c a nó là m t nam châmơ ượ ơ
vĩnh c u đ c n i tr c v i đ ng c hay c c u ch p hành. Còn stato (2) c u t o nh m t l ng sóc ượ ơ ơ ư
th quay đ c trên b đ c a nó. Trên c n (3) g n vào stato b trí đ ng (11) c a 2 ti p ượ ế
đi m có các má tĩnh là (7) và (15).
99
Khi rôto không quay các ti p đi m (7),(11) và (15),(11) m , vì các lò xo gi c n (3) ế
chính gi a. Khi rôto quay t o nên t tr ng quay quét stato, trong l ng sóc dòng c m ng ch y ườ
qua. Tác d ng t ng h gi a dòng này t tr ng quay t o nên mômen quay làm cho stato quay ươ ườ
đi m t góc nào đó. Lúc đó các xo cân b ng (4) b nén hay kéo t o ra m t mômen ch ng l i, cân
b ng v i mômen quay đi n t .
Tuỳ theo chi u quay c a rôto đ ng (11) th đ n ti p xúc v i tĩnh (7) hay (15). Tr s ế ế
ng ng c a t c đ đ c đi u ch nh b i b ph n (5) thay đ i tr s kéo nén c a lò xo cân b ng. ưỡ ượ
Hình 5.4 - C u t o r le t c đ ki u c m ng. Khi t c đ quay c a rôto h n tr s ng ng đã ơ ơ ưỡ
đ t, mômen đi n t còn không th ng đ c mômen c n c a các xo cân b ng nên ti p đi m ượ ế
không đóng đ c. T lúc t c đ quay c a rôto đ t giá tr l n h n ho c b ng ng ng đã đ t thìượ ơ ưỡ
mômen đi n t m i th ng đ c mômen c n c a các xo làm cho ph n tĩnh quay, đóng ti p đi m ượ ế
t ng ng theo chi u quay c a rôto. ươ
b) M ch đi u khi n truy n đ ng đi n đi n hình theo nguyên t c t c đ :
Ta cũng l y tr ng h p đi u khi n m máy đ ng c đ xét nh ng d c th . Nh đã th y ườ ơ ư
d tr c, vi c ng n m ch các đi n tr kh i đ ng trong m ch ph n ng đ ng c th th c hi n ướ ơ
đ c t c đ ω1, ω2 ω3. Đ làm các ph n t ki m tra t c đ , đây ta dùng các côngtăct giaượ ơ
t c 1G, 2G 3G cu n dây m c tr c ti p vào 2 đ u ph n ng đ ng c , ti p th đ c đi n ế ơ ế ượ
áp t l v i t c đ đ ng c v i sai l ch nh . ơ
Trên hình 5.5 các ti p đi m chuy n đ i tr ng thái c n x y ra t c đ (ω1,I2), (ω2,I2) và (ω3,I2).ế
các đi m này, đi n áp trên 2 đ u ph n ng s là:
Gi s ta c t đi n tr theo th t r1, r2, r3 thì ph i ch n côngtăct có đi n áp hút l n l t là: ơ ượ
100