Đồ án môn học “Thiết bị điều khiển , chương 1

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

182
lượt xem 45
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay, mặc dù dòng điện xoay chiều đ-ợc sử dụng rất rộng rãi, song máy điện một chiều vẫn tồn tại, đặc biệt là động cơ một chiều. Động cơ điện một chiều đ-ợc dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện...).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học “Thiết bị điều khiển , chương 1

PhÇn I Kh¸i qu¸t nguyªn lý ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ b»ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho phÇn øng. I. Kh¸i niÖm chung: * Ngµy nay, mÆc dï dßng ®iÖn xoay chiÒu ®-îc sö dông rÊt réng r·i, song m¸y ®iÖn mét chiÒu vÉn tån t¹i, ®Æc biÖt lµ ®éng c¬ mét chiÒu. §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®-îc dïng rÊt phæ biÕn trong c«ng nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i vµ nãi chung ë nh÷ng thiÕt bÞ cÇn ®iÒu chØnh tèc ®é quay liªn tôc trong mét ph¹m vi réng (m¸y c¸n thÐp, m¸y c«ng cô lín, ®Çu m¸y ®iÖn...). * §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®-îc ph©n lo¹i theo c¸ch kÝch thÝch tõ : + §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp. + §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch song song. + §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch hçn hîp. Trªn thùc tÕ, ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp vµ kÝch thÝch song song hÇu nh- gièng nhau, nh-ng khi cÇn c«ng suÊt lín ng-êi ta th-êng dïng ®éng c¬ kÝch thÝch ®éc lËp ®Ó ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch thÝch ®-îc thuËn lîi vµ kinh tÕ h¬n, mÆc dï lo¹i ®éng c¬ nµy ®ßi hái ph¶i cã thªm nguån ®iÖn phô bªn ngoµi. Ngoµi ra, kh¸c víi ë tr-êng hîp m¸y ph¸t kÝch thÝch nèi tiÕp , ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch nèi tiÕp ®-îc dïng rÊt nhiÒu, chñ yÕu trong ngµnh kÐo t¶i b»ng ®iÖn. *Nh-îc ®iÓm chñ yÕu cña m¸y ®iÖn mét chiÒu lµ cæ gãp lµm cho cÊu t¹o phøc t¹p, ®¾t tiÒn vµ kÐm tin cËy, nguy hiÓm trong m«i tr-êng dÔ næ. Khi sö
dông ®éng c¬ mét chiÒu, cÇn ph¶i cã nguån ®iÖn mét chiÒu kÌm theo (bé chØnh l-u hay m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu). * VÒ ph-¬ng diÖn ®iÒu chØnh tèc ®é, ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã nhiÒu -u ®iÓm h¬n so víi lo¹i ®éng c¬ kh¸c, kh«ng nh÷ng nã cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é dÔ dµng mµ cÊu tróc m¹ch lùc, m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n h¬n ®ång thêi ®¹t chÊt l-îng ®iÒu chØnh cao trong d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é réng. CÊu tróc phÇn lùc cña hÖ truyÒn ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu bao giê còng cÇn cã bé biÕn ®æi. C¸c bé biÕn ®æi nµy cÊp cho m¹ch phÇn øng ®éng c¬ hoÆc m¹ch kÝch tõ ®éng c¬. Cho ®Õn nay trong c«ng nghiÖp sö dông bèn lo¹i bé biÕn ®æi chÝnh: + Bé biÕn ®æi m¸y ®iÖn gåm: ®éng c¬ s¬ cÊp kÐo m¸y ph¸t mét chiÒu hoÆc m¸y ®iÖn khuyÕch ®¹i. + Bé biÕn ®æi ®iÖn tõ: khuyÕch ®¹i tõ. + Bé biÕn ®æi chØnh l-u b¸n dÉn: chØnh l-u tiristor . + Bé biÕn ®æi xung ¸p mét chiÒu: tiristor hoÆc tranzitor . T-¬ng øng víi viÖc sö dông c¸c bé biÕn ®æi cã c¸c hÖ truyÒn ®éng : + HÖ truyÒn ®éng m¸y ph¸t - ®éng c¬. + HÖ truyÒn ®éng m¸y khuyÕch ®¹i - ®éng c¬. + HÖ truyÒn ®éng khuyÕch ®¹i tõ - ®éng c¬. + HÖ truyÒn ®éng chØnh l-u tiristor - ®éng c¬. + HÖ truyÒn ®éng xung ¸p - ®éng c¬. II. Ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ b»ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho phÇn øng: §Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ mét chiÒu cÇn cã thiÕt bÞ nguån nh- m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, c¸c bé chØnh l-u ®iÒu khiÓn... C¸c thiÕt bÞ nguån nµy cã chøc n¨ng biÕn n¨ng l-îng xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cã søc ®iÖn ®éng Eb ®iÒu chØnh ®-îc nhê tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k. V× lµ
nguån cã c«ng suÊt h÷u h¹n so víi ®éng c¬ nªn c¸c bé biÕn ®æi nµy cã ®iÖn trë trong Rb vµ ®iÖn c¶m Lb kh¸c kh«ng. I Rud Rb LK Eb(Udk) Eu Udk BB§ § U a) b) H×nh 1. S¬ ®å khèi vµ s¬ ®å thay thÕ ë chÕ ®é x¸c lËp. ë chÕ ®é x¸c lËp cã thÓ viÕt ®-îc ph-¬ng tr×nh ®Æc tÝnh cña hÖ thèng nh- sau: Eb- E- = I-(Rb+R-®)   E b - R b R ud I- K. dm K. dm M   0(U®k) - β V× tõ th«ng cña ®éng c¬ ®-îc gi÷ kh«ng ®æi nªn ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ còng kh«ng ®æi, cßn tèc ®é kh«ng t¶i lý t-ëng th× tuú thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k cña hÖ thèng, do ®ã cã thÓ nãi ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy lµ triÖt ®Ó. §Ó x¸c ®Þnh gi¶i ®iÒu chØnh tèc ®é ta ®Ó ý r»ng tèc ®é lín nhÊt cña hÖ thèng bÞ chÆn bëi ®Æc tÝnh c¬ c¬ b¶n, lµ ®Æc tÝnh øng víi ®iÖn ¸p phÇn øng ®Þnh møc vµ tõ th«ng còng ®-îc gi÷ ë gi¸ trÞ ®Þnh møc. Tèc ®é nhá nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh bÞ giíi h¹n bëi yªu cÇu vÒ sai sè tèc ®é vµ vÒ m«men khëi ®éng. Khi m«men t¶i lµ ®Þnh møc th× c¸c gi¸ trÞ lín nhÊt vµ nhá nhÊt cña tèc ®é lµ:
M dm max = 0max- β M dm min = 0min- β §Ó tho¶ m·n kh¶ n¨ng qu¸ t¶i th× ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh ph¶i cã m«men ng¾n m¹ch lµ: Mnmmin = MCmax = KM.M®m trong ®ã KM lµ hÖ sè qu¸ t¶i vÒ m«men. V× hä ®Æc tÝnh c¬ lµ c¸c ®-êng th¼ng song song nhau, nªn theo ®Þnh nghÜa vÒ ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ ta cã thÓ viÕt: 1 M dm min =(Mnmmin-M®m)  (KM-1) β β M dm ω0max β  1 ω0max  β M dm D=  (K M  1)M dm / β K M 1  0max max ®k1 ®ki 0min min M,I 0 M®m Mn m min H×nh 2. X¸c ®Þnh ph¹m vi ®iÒu chØnh.
Víi mét c¬ cÊu m¸y cô thÓ th× c¸c gi¸ trÞ 0max, M®m, KM lµ x¸c ®Þnh, v× vËy ph¹m vi ®iÒu chØnh D phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo gi¸ trÞ cña ®é cøng . Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ b»ng c¸c thiÕt bÞ nguån ®iÒu chØnh th× ®iÖn trë tæng m¹ch phÇn øng gÊp kho¶ng hai lÇn ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬. Do ®ã cã thÓ tÝnh s¬ bé ®-îc: 0max/M®m10. V× thÕ víi t¶i cã ®Æc tÝnh m«men kh«ng ®æi th× gi¸ trÞ ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é còng kh«ng v-ît qu¸ 10. Trong ph¹m vi phô t¶i cho phÐp cã thÓ coi c¸c ®Æc tÝnh c¬ tÜnh cña truyÒn ®éng mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp lµ tuyÕn tÝnh. Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng th× ®é cøng c¸c ®Æc tÝnh c¬ trong toµn d¶i ®iÒu chØnh lµ nh- nhau, do ®ã ®é sôt tèc t-¬ng ®èi sÏ ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh hay nãi c¸ch kh¸c, nÕu t¹i ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh mµ sai sè tèc ®é kh«ng v-ît qu¸ gi¸ trÞ sai sè cho phÐp, th× hÖ truyÒn ®éng sÏ lµm viÖc víi sai sè lu«n nhá h¬n sai sè cho phÐp trong toµn bé d¶i ®iÒu chØnh. Sai sè t-¬ng ®èi cña tèc ®é ë ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt lµ :  Δω s = ω0min ωmin  ω0min ω0min M dm s= s β ω 0min cp V× c¸c gi¸ trÞ M®m, 0min, scp lµ x¸c ®Þnh nªn cã thÓ tÝnh ®-îc gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ sao cho sai sè kh«ng v-ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp. Trong suèt qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng th× tõ th«ng kÝch tõ ®-îc gi÷ nguyªn, do ®ã m«men t¶i cho phÐp cña hÖ sÏ lµ kh«ng ®æi : Mc.cp = KI®m = M®m
Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é vµ m«men n»m trong h×nh ch÷ nhËt bao bëi c¸c ®-êng th¼ng  =®m, M =M®m vµ c¸c trôc to¹ ®é. Tæn hao n¨ng l-îng chÝnh lµ tæn hao trong m¹ch phÇn øng nÕu bá qua c¸c tæn hao kh«ng ®æi trong hÖ. Eb = E- + I-(Rb+R-®) I-Eb = I-E- + I-2(Rb+R-®) NÕu ®Æt Rb +R-® = R th× hiÖu suÊt biÕn ®æi n¨ng l-îng cña hÖ sÏ lµ: Iu E u ω ηu   Iu E u  Iu R ω  MR 2 2 K dm   ω* u = ω*  M * R * Khi lµm viÖc ë chÕ ®é x¸c lËp ta cã m«men do ®éng c¬ sinh ra ®óng b»ng m«men t¶i trªn trôc: M*=M*C vµ gÇn ®óng coi ®Æc tÝnh c¬ cña phô t¶i lµ: M*C =(*)x *  η  * ω * x 1 u ω  R .ω *     ®m 1 x=0 x=-1 u 0 0 M®m 1 H×nh 3. Quan hÖ gi÷a hiÖu suÊt truyÒn ®éng vµ tèc ®é víi c¸c lo¹i t¶i kh¸c nhau
§iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng lµ rÊt thÝch hîp trong tr-êng hîp m«men t¶i lµ h»ng sè trong toµn d¶i ®iÒu chØnh. Còng thÊy r»ng kh«ng nªn nèi thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng v× nh- vËy sÏ lµm gi¶m ®¸ng kÓ hiÖu suÊt cña hÖ.