Điều khiển động cơ điện một chiều P3

Chia sẻ: Nguyen Hoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:1

Thêm vào BST

Báo xấu

191
lượt xem 109
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hồi tiếp tốc độ và dòng điện là một phần không thể thiếu được trong hệ thống điều khiển động cơ

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Điều khiển động cơ điện một chiều P3

Nguyenvanbientbd47@gmail.com Ch−¬ng 3 C¸c ph−¬ng ph¸p håi tiÕp tèc ®é vµ dßng ®iÖn 3.1 Kh¸i niÖm chung Håi tiÕp tèc ®é vµ dßng ®iÖn lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬. §Ó ®iÒu khiÓn ®−îc tèc ®é ®éng c¬ ng−êi ta ph¶i biÕt ®−îc gi¸ trÞ ®Çu ra cña hÖ thèng (ë ®©y lµ tèc ®é ®éng c¬) ®Ó cã nh÷ng ®iÒu chØnh thÝch hîp ë ®Çu vµo (®iÖn ¸p, dßng ®iÖn, tÇn sè ...) ®Ó ®¹t ®−îc tèc ®é mong muèn. §Ó håi tiÕp ®−îc dßng ®iÖn vµ tèc ®é ta ph¶i ®o ®−îc dßng ®iÖn vµ tèc ®é. ThiÕt bÞ thùc hiÖn c«ng viÖc nµy ng−êi ta gäi chung lµ thiÕt bÞ ®o l−êng. §é chÝnh x¸c cña c¸c thiÕt bÞ ®o l−êng cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn chÊt l−îng ®iÒu chØnh bëi v× nhiÖm vô cña nã lµ ph¶n ¸nh chÝnh x¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc cña hÖ ®Ó tõ ®ã ®i ®iÒu khiÓn nã. Do vËy yªu cÇu ®èi víi nh÷ng thiÕt bÞ ®o l−êng lµ ph¶i ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cao trong c¶ chÕ ®é ®éng vµ chÕ ®é tÜnh, ngoµi ra ph¶i ®¶m b¶o kh«ng bÞ ¶nh h−ëng cña nhiÔu lo¹n bªn ngoµi. Trong thùc tÕ ®Ó ph¶n håi tèc ®é ng−êi ta th−êng sö dông m¸y ph¸t tèc vµ c¸c bé ®o tèc ®é xung sè, ®Ó ph¶n håi dßng ®iÖn ng−êi ta sö dông c¸c m¹ch ®o dßng. 3.2 M¸y ph¸t tèc M¸y ph¸t tèc lµ m¸y ®iÖn nhá, lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t vµ thùc hiÖn chøc n¨ng biÕn ®æi chuyÓn ®éng quay cña trôc thµnh tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ra. Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh cña m¸y ph¸t tèc nh− sau: dα U F = K .n = K 1 . (3.1) dt trong ®ã: U F : ®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t tèc. K, K1: lµ nh÷ng hÖ sè khuÕch ®¹i. N: vËn tèc quay cña r«tor (vßng/phót) Hµ Ngäc Th¾ng
Nguyenvanbientbd47@gmail.com α: gãc quay. C¸c yªu cÇu chñ yÕu cña m¸y ph¸t tèc lµ: §é tuyÕn tÝnh cña ®Æc tÝnh cao, ®©y lµ yªu cÇu qua träng nhÊt cña m¸y ph¸t tèc. Trong tr−êng hîp lý t−ëng c¸c hÖ sè K vµ K1 trong (3.1) lu«n lu«n kh«ng ®æi. HÖ sè khuÕch ®¹i lín: K = UF n §iÖn ¸p ra ®æi xøng: U F (+ n) = U F (− n ) Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p khi n = 0 (®iÖn ¸p kh«ng) nhá trong c¸c m¸y ph¸t tèc xoay chiÒu vµ vïng kh«ng nh¹y nhá trong c¸c m¸y ph¸t tèc mét chiÒu. Theo cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y ph¸t tèc cã thÓ chia thµnh • M¸y ph¸t tèc kh«ng ®ång bé. • M¸y ph¸t tèc ®ång bé. • M¸y ph¸t tèc mét chiÒu. 3.2.1 M¸y ph¸t tèc kh«ng ®ång bé CÊu t¹o: M¸y ph¸t tèc kh«ng ®ång bé cã cÊu tróc gÇn gièng nh− ®éng c¬ chÊp hµnh kh«ng ®ång bé, víi r«tor rçng kh«ng dÉn tõ. Trªn Stator ®Æt 2 cuén d©y lÖch pha nhau trong kh«ng gian gãc 90 0 ®iÖn. Cuén kÝch thÝch (B) ®−îc nèi víi ®iÖn ¸p nguån. Cuén cßn l¹i ®−a ®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t tèc. §Ó gi¶m ¶nh h−ëng cña khe hë kh«ng khÝ kh«ng ®Òu vµ sù kh«ng ®èi xøng cña r«tor lªn ®Æc tÝnh ra, m¸y ph¸t tèc kh«ng ®ång bé kh«ng bao giê chÕ t¹o víi hai cùc tõ, chóng th−êng cã hai ®«i cùc. H×nh 4.1: S¬ ®å nguyªn lý m¸y ph¸t tèc kh«ng ®ång bé Nguyªn lý lµm viÖc: Hµ Ngäc Th¾ng
Nguyenvanbientbd47@gmail.com Khi r«tor ®øng yªn (n = 0) dßng ®iÖn cña cuén kÝch thÝch t¹o ra tõ th«ng theo ph−¬ng däc trôc d. Tõ th«ng nµy c¶m øng vµ sinh ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong r«tor. Søc ®iÖn ®éng nµy gäi lµ søc ®iÖn ®éng biÕn ¸p v× gièng nh− søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong m¸y biÕn ¸p. C¸c m¹ch vßng cña dßng ®iÖn r«tor do søc ®iÖn ®éng biÕn ¸p t¹o nªn n»m trªn nh÷ng mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc d. Chóng sinh ra tõ th«ng cña r«tor cã chiÒu ng−îc víi tõ th«ng kÝch thÝch. Nh− vËy khi r«tor ®øng yªn, trong m¸y ph¸t tèc chØ cã tõ tr−êng theo ph−¬ng däc trôc nªn trong cuén ph¸t kh«ng cã søc ®iÖn ®éng c¶m øng (v× cuén ph¸t lÖch pha 90 0 ®iÖn víi cuén kÝch thÝch). §iÖn ¸p cuén ph¸t UF = 0 khi n = 0. Khi r«tor quay (n ≠ 0) trong r«tor ngoµi søc ®iÖn ®éng biÕn ¸p cßn cã søc ®iÖn ®éng quay do c¸c thanh dÉn cña r«tor c¾t ®−êng søc cña tõ th«ng kÝch thÝch. D−íi t¸c dông cña søc ®iÖn ®éng quay trong r«tor h×nh thµnh c¸c dßng ®iÖn, do ®iÖn trë r«tor lín nªn hÇu nh− trïng pha víi søc ®iÖn ®éng quay, t¹o ra luång tõ th«ng lu«n trïng pha víi trôc cuén ph¸t trªn stator. §−êng søc cña tõ th«ng nµy c¾t c¸c vßng d©y cuén ph¸t sinh ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong cuén ph¸t. TÇn sè cña søc ®iÖn ®éng nµy b»ng tÇn sè cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu nu«i cuén kÝch thÝch. 3.2.2 M¸y ph¸t tèc ®ång bé M¸y ph¸t tèc ®ång bé víi r«tor lµ nam ch©m vÜnh cöu, stator lµ cuén d©y. Nhê kÝch thÝch b»ng nam ch©m vÜnh cöu nªn trong m¸y ph¸t tèc ®ång bé kh«ng cã tiÕp xóc vµnh tr−ît chæi than lµm t¨ng ®é tin cËy cña m¸y. Khi r«tor cña m¸y ph¸t tèc quay, trong d©y cuèn stator xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng c¶m øng cã trÞ sè tû lÖ thuËn víi tÇn sè quay n. p..n E F = 4,44fWF .Φ KT = 4,44 WF .Φ KT 60 trong ®ã: p .n f= : tÇn sè cña m¸y ph¸t 60 WF : sè vßng d©y cña cuén d©y stator. Φ KT : tõ th«ng kÝch thÝch d−íi mét cùc tõ cña nam ch©m vÜnh cöu r«tor. Hµ Ngäc Th¾ng
Nguyenvanbientbd47@gmail.com ViÖc sö dông m¸y ph¸t tèc ®ång bé trong mét sè hÖ thèng bÞ h¹n chÕ v× khi vËn tèc r«tor n bÞ thay ®æi, kh«ng nh÷ng kÐo theo sù thay ®æi vÒ trÞ sè mµ c¶ tÇn sè ®iÖn ¸p ra. Sù biÕn ®æi tÇn sè ®iÖn ¸p lµm cho c¸c gi¸ trÞ ®iÖn kh¸ng cña m¸y ph¸t tèc vµ cña t¶i thay ®æi dÉn tíi sù biÕn d¹ng cña ®Æc tÝnh ra. Trong ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh sÏ x¶y ra hiÖn t−îng céng h−ëng nªn kh«ng ®¶m b¶o yªu cÈu cña hÖ thèng. Bëi vËy m¸y ph¸t tèc ®ång bé ®−îc sö dông chñ yÕu ®Ó ®o tèc ®é quay, cuén ph¸t (cuén d©y stator) ®−îc nèi víi V«n met. Ngoµi ra m¸y ph¸t tèc ®ång bé cßn cã nh−îc ®iÓm lµ kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu quay nªn ph¶i l¾p thªm m¹ch x¸c ®Þnh chiÒu quay. §èi víi m¸y ph¸t mét pha dïng hai cuén d©y ®Æt lÖch nhau mét gãc 90 0. Cßn ®èi víi m¸y ph¸t ba pha ph¶i dïng m¹ch x¸c ®Þnh thø tù pha ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu quay. ¦u ®iÓm cña m¸y ph¸t tèc ®ång bé lµ cã kÝch th−íc vµ träng l−îng t−¬ng ®èi nhá. 3.2.3 M¸y ph¸t tèc mét chiÒu M¸y ph¸t tèc mét chiÒu cã cÊu tróc vµ nguyªn lý ho¹t ®éng nh− m¸y ®iÖn mét chiÒu c«ng suÊt nhá, kÝch thÝch b»ng nam ch©m vÜnh cöu hoÆc kÝch thÝch ®éc lËp. Yªu cÇu ®èi víi m¸y ph¸t tèc mét chiÒu lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã chøa Ýt thµnh phÇn xoay chiÒu tÇn sè cao vµ tØ lÖ víi tèc ®é ®éng c¬, kh«ng bÞ trÔ nhiÒu vÒ gi¸ trÞ vµ dÊu so víi biÕn ®æi ®¹i l−îng ®o. §iÖn ¸p mét chiÒu ph¸t ra kh«ng phô thuéc vµo t¶i vµ nhiÖt ®é. §Ó ®¶m b¶o yªu cÇu trªn m¸y ph¸t tèc mét chiÒu ph¶i cã tõ th«ng kh«ng ®æi trong toµn vïng ®iÒu chØnh tèc ®é. V× vËy ph¶i h¹n chÕ tæn thÊt m¹ch tõ b»ng viÖc sö dông vËt liÖu tõ cã tõ trÔ hÑp vµ sö dông l¸ thÐp kÜ thuËt ®iÖn máng (h¹n chÕ tæn thÊt dßng ®iÖn xoay). Nh−îc ®iÓm cña m¸y ph¸t tèc mét chiÒu lµ ®é chÝnh x¸c phô thuéc vµo phô t¶i. MÆt kh¸c nhiÖt ®é cuén d©y thay ®æi ¶nh h−ëng tíi ®iÖn trë phÇn øng m¸y ph¸t lµm ®iÖn ¸p ra cña m¸y ph¸t thay ®æi (do ®iÖn ¸p r¬i ë m¹ch phÇn øng thay ®æi). §iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t cßn bÞ thay ®æi do ®iÖn trë cña chæi than. ¶nh h−ëng cña ph¶n øng phÇn øng tíi hÖ sè tû lÖ (nhÊt lµ khi ë vïng tèc ®é cao). 3.3 §o tèc ®é b»ng xung vµ sè M¸y ph¸t tèc ®é xung ph¸t ra Z xung trong 1 vßng quay, tÇn sè xung ra: Z .ω f = 2Π Hµ Ngäc Th¾ng
Nguyenvanbientbd47@gmail.com §o tèc ®é xung th−êng dïng hai lo¹i: Dïng ®iÖn tõ Dïng b¸n dÉn quang H×nh 4.2: §o tèc ®é xung b»ng ®Çu ®o ®iÖn tõ. H×nh 4.3: §o tèc ®é xung b»ng ®Çu ®o quang ®iÖn §Ó ®¸nh gi¸ chiÒu quay, ta ph¶i dïng hai ®Çu ®o ®Æt lÖch nhau 90 0. Nh− vËy trªn ®Çu ra cña nã ta nhËn ®−îc hai tÝn hiÖu lÖch nhau 90 0 ®iÖn. §Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c ng−êi ta cÇn t¨ng sè l−îng xung trong mét vßng quay. Tuy nhiªn viÖc t¨ng sè v¹ch chia ®Ó t¨ng sè l−îng xung trong mét vßng quay sÏ bÞ giíi h¹n bëi ®é t¸c ®éng nhanh cña phÇn tö quang ®iÖn hoÆc ph¶i t¨ng kÝch th−íc cña ®Üa ®o. NÕu hai giíi h¹n nµy bÞ giíi h¹n ng−êi ta thiÕt lËp m¹ch nh©n xung ®Ó t¨ng sè xung trªn ®Çu ra. Hµ Ngäc Th¾ng
Nguyenvanbientbd47@gmail.com NÕu nh− trong hÖ ®iÒu khiÓn sè truyÒn ®éng ®iÖn cÇn lÊy sè liÖu b»ng sè tÝn hiÖu tèc ®é, th−êng ng−êi ta dïng m¸y ph¸t tèc xung sau ®ã biÕn ®æi ra sè vµ ®−a vµo m¸y tÝnh. 3.4 Ph−¬ng ph¸p håi tiÕp dßng ®iÖn Trong c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng tù ®éng còng nh− c¸c hÖ chÊp hµnh th× m¹ch vßng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn lµ m¹ch vßng c¬ b¶n. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña m¹ch vßng dßng ®iÖn trong c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng mét chiÒu vµ xoay chiÒu lµ x¸c ®Þnh m«men kÐo cña ®éng c¬. Ngoµi ra cßn cã chøc n¨ng b¶o vÖ, ®iÒu chØnh gia tèc. 3.4.1 §o dßng ®iÖn mét chiÒu cã c¸ch ly Yªu cÇu ®Æt ra cho c¸c bé ®o dßng ®iÖn mét chiÒu lµ ngoµi viÖc ®¶m b¶o vÒ ®é chÝnh x¸c cßn ph¶i ®¶m b¶o c¸ch ly gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn. Ng−êi ta th−êng dïng ph−¬ng ph¸p biÕn ®iÖu ®Ó truyÒn tÝn hiÖu mét chiÒu tõ s¬ cÊp sang thø cÊp cã c¸ch ly b»ng biÕn ¸p hoÆc phÇn tö quang ®iÖn. M¹ch ®o bao gåm kh©u biÕn ®iÖn, kh©u chØnh l−u nh¹y pha, tÝn hiÖu ®o ®−îc sãng biÕn ®iÖn chuyÓn qua biÕn thÕ. Th«ng th−êng sãng biÕn ®iÖn cã tÇn sè cao do vËy biÕn thÕ ë ®©y dïng lâi ferit nªn gi¶m kÝch th−íc thiÕt bÞ. §Ó nhiÔu xoay chiÒu kh«ng ¶nh h−ëng lín tíi bé ®iÒu chØnh ta ph¶i chän tÇn sè dao ®éng lín h¬n m−êi lÇn tÇn sè c¬ b¶n bé chØnh l−u. S¬ ®å ®o c¸ch ly c¸c ®¹i l−îng mét chiÒu dïng b¸n dÉn quang ®iÖn. Gåm m¹ch dao ®éng xung tam gi¸c ®èi xøng, m¹ch so s¸nh, m¹ch truyÒn xung vµ m¹ch tÝch ph©n. Hµ Ngäc Th¾ng
Nguyenvanbientbd47@gmail.com H×nh 4.4: M¹ch nguyªn lý ®o c¸ch ly ®¹i l−îng mét chiÒu §å thÞ biÓu diÔn qu¸ tr×nh ®o ®¹i l−îng mét chiÒu b»ng bé biÕn ®iÖn bÒ réng xung dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. H×nh 4.4.BiÓu ®å thêi gian qu¸ tr×nh ®o ®¹i l−îng mét chiÒu 3.4.2 §o dßng xoay chiÒu Hµ Ngäc Th¾ng
Nguyenvanbientbd47@gmail.com S¬ ®å ®o dßng xoay chiÒu ba pha ®¬n gi¶n lµ dïng biÕn dßng. Gåm 3 biÕn dßng l¾p ë 3 pha víi ®iÖn trë t¶i R0. H×nh 4.5: M¹ch ®o dßng xoay chiÒu 3 pha §iÖn ¸p s¬ cÊp biÕn dßng qua m¹ch chØnh l−u cÇu ®i«t ba pha, m¹ch läc RC läc thµnh phÇn xoay chiÒu sau chØnh l−u. §iÖn ¸p ®Çu ra chØnh l−u. U 2 d = R1 I d 3 2 trong ®ã: Id = I2 Π Trong m¹ch bè trÝ R1 nèi tiÕp víi D0 phôc vô viÖc ®o tÝn hiÖu dßng ®iÖn kh«ng U2I0. Khi ®i«t dÉn U2I0 = 0,5V. Hµm truyÒn c¬ cÊu ®o dßng ®iÖn. U 2 I (p ) KI FI ( p ) = = I1 ( p ) 1 + pTf I trong ®ã: K I = PI R i hÖ sè tû lÖ PI : tØ sè biÕn dßng. Tf I = RC : h»ng sè thêi gian bé läc Cã thÓ dïng 2 biÕn dßng ®Ó ®o dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha. Tuy nhiªn khi dïng ®o xoay chiÒu sÏ cã sai sè. Hµ Ngäc Th¾ng
Nguyenvanbientbd47@gmail.com PI I 2 − I1 Sai sè tû sè truyÒn: δ1 = I1 Sai sè vÒ pha do I2 lÖch pha so víi I1. NÕu dïng ®iÖn trë t¶i R1 cµng nhá th× sai sè cµng nhá. Tuy vËy cÇn chó ý kh«ng dïng m¹ch ®o dßng xoay chiÒu b»ng biÕn dßng ë tÇn sè thÊp. M¹ch ®o biÕn dßng th−êng truyÒn sãng ®iÒu hoµ bËc cao tèt h¬n biÕn ¸p. NÕu dïng biÕn dßng trªn ®Çu ra cña biÕn tÇn sÏ cã chÕ ®é dßng gi¸n ®o¹n g©y qu¸ ¸p nªn nhÊt thiÕt ph¶i nèi ®iÖn trë b¶o vÖ R0 ( R0