Đồ án môn học: Tổng hợp hệ thống truyền động điện

ệ ố ề ệ ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ƯƠ

Ớ

Ệ

Ệ

CH

NG 1: GI

Ự   I THI U CÔNG NGH , XÂY D NG Ề Ộ

ƯƠ

NG ÁN TRUY N Đ NG

PH

ớ ệ ệ 1.1 Gi i thi u công ngh / bài toán:

ế ế ệ ố ơ ệ ệ ề ộ ộ ừ ộ ậ đ c l p

t k  h  th ng truy n đ ng đi n cho đ ng c  đi n m t chi u kích t ố ệ ề ư ầ ộ      Thi ớ v i các s  li u ban đ u nh  sau:

(cid:0) Ngu n đi n xoay chi u 3 pha 220/380 V.

ệ ề ồ

(cid:0) ả ủ ệ ố ề ộ ệ ượ ư c cho nh  hình v  v i: ẽ ớ r1/r2 =4;TL= 25

T i c a h  th ng truy n đ ng đi n đ Nm; JL = 0.06 kg.m2 .

T1r1

ω M

T2

r2

ệ ệ ố ơ ồ Hình 1: S  đ  công ngh  h  th ng.

ơ ủ ả ệ ặ ầ 1.2 Phân tích yêu c u công ngh , đ c tính c  c a t i:

ầ ử ụ ộ ừ ộ ậ ể ố ộ ủ ả ề đ c l p đi u khi n t c đ  c a t i

ầ ệ a) Yêu c u công ngh : ề ơ ệ ộ     ­S  d ng đ ng c  đi n m t chi u kích t ề ố ộ ư Hình 2. theo yêu c u v  t c đ  nh

ệ ử ụ ầ ử ụ ộ ế ồ ổ ợ ­Ngu n đi n s  d ng : 220/380V, do đó c n s  d ng b  bi n đ i phù h p.

ệ ố ớ ồ ị ố ộ ạ ộ ổ ố ị

­H  th ng ho t đ ng  n đ nh, bám càng sát v i đ  th  t c đ  mong mu n thì càng  t.ố t

ố ằ ả ­Sai s  n m trong kho ng cho phép.

ơ ễ ề ể ể ề ả ộ ộ ơ ề     ­Đi u khi n đ ng c  d  dàng, đi u khi n đ ng c  có đ o chi u quay.

Trang: 1

ệ ố ề ệ ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ω L(rad/s)

100

4s 6s 7s t

0              1s                          3s

­110

ồ ị ố ộ ố ủ ả Hình 2: Đ  th  t c đ  mong mu n c a t i.

i:

ơ ủ ả ơ ủ ệ ữ ố ộ ả

ω ặ ặ ả b) Đ c tính c  c a t ả ủ   + Đ c tính c  c a máy s n xu t là quan h  gi a t c đ  quay và mômen c n c a ấ máy s n xu t: Mc = f( ấ ) hay Mc = f(n)

ω ố ộ Trong đó: ­ T c đ  góc (rad/s).

ố ộ n ­ T c đ  quay (vg/ph)

ả Mc ­ Mômen c n (N.m).

c = Mco+ (Mđm – Mco)( )   α

ặ ươ ơ ủ ả

= 0.

đm.

ứ ứ ứ ứ ng trình đ c tính c  c a t   + Ph i:   M .ω ớ ố ộ        Trong đó:   Mc ­ mômen  ng v i t c đ   ω ớ ố ộ                           Mco ­ mômen  ng v i t c đ                             Mđm ­ mômen  ng v i t c đ  đ nh m c ω ớ ố ộ ị

α ả ườ

ơ ấ ệ = ­1, mômen t i: ng  ng các c  c u máy ti n, doa, máy ứ ớ   ng v i các t ớ ố ộ ươ ứ  ngh ch v i t c đ , t

ể ấ ạ ố ộ ự ả ệ ấ ả

c = Mđm= const, t

α ươ ứ ạ ầ ơ ấ ụ ng  ng các c  c u máy nâng h , c u tr c, thang = 0, M

ắ ọ ơ ấ ả ợ ố ng h p s  mũ    + Ta có các tr α ị ỷ ệ  l    Khi  ố ố cu n dây, cu n gi y,.... ủ ặ Đ c đi m c a lo i máy này là t c đ  làm vi c càng th p thì mômen c n (l c c n)  càng l n.ớ    Khi  máy, băng t i, c  c u ăn dao máy c t g t,...

α ấ ớ ố ộ ươ ứ ơ ấ ng  ng các c  c u ma sát, máy bào,

ộ

α ớ ố ộ ươ ứ ơ ấ ạ ơ = 1, mômen t     Khi  ề ả máy phát m t chi u t  = 2, mômen t     Khi ỷ ệ ậ  b c nh t v i t c đ , t  l ầ ở i thu n tr . ỷ ệ ậ  b c hai v i t c đ , t  l ng  ng các c  c u máy b m, qu y

Trang: 2

ệ ố ề ệ ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

Ở ệ ố ạ ơ ấ ạ ả h  th ng này , momen c n là lo i c  c u nâng h  có = 0α

gió, máy nén.       Mc = Mđm = const

ω (rad/s)

=0α

M(N/m)

Mđm

ồ ị ặ ơ ủ ả Hình 3: Đ  th  đ c tính c  c a t i.

ươ ề ộ ọ 1.3 Ch n ph ng án truy n đ ng:

ươ ự ề ệ ế ầ ộ ả ọ    Ch n ph ng án truy n đ ng là d a trên các yêu c u công ngh  và k t qu

ấ ộ ơ ừ ọ ệ ề ạ ộ ộ ể tính ch n công su t đ ng c , t đó tìm ra m t lo t các h  truy n đ ng có th

ệ ầ ặ ằ ỏ ỉ th a mãn yêu c u đ t ra. B ng vi c phân tích, so sánh các ch  tiêu kinh t ế ỹ , k

ụ ể ế ợ ể ự ệ ề ả ậ ộ ọ thu t các h  truy n đ ng này k t h p tính kh  thi c  th  mà ta có th  l a ch n

ộ ươ ộ ươ ấ ể ượ đ c m t vài ph ặ ng án ho c m t ph ng án duy nh t đ  thi ế ế t k .

ự ọ ươ ề ả ộ ị ượ ơ L a ch n ph ứ ng án truy n đ ng t c là ph i xác đ nh đ ạ ộ c lo i đ ng c

ề ề ộ ộ ươ ố ộ ề ợ ỉ ề truy n đ ng m t chi u hay xoay chi u, ph ng pháp đi u ch nh t c đ  phù h p

ả ơ ồ ố ộ ế ổ ả ề ả ầ ộ ớ ặ v i đ c tính t i, s  đ  n i b  bi n đ i đ m b o yêu c u truy n đ ng.

ươ ể ố ộ ộ ơ ệ ề ề ộ ổ Các ph ng pháp đi u khi n t c đ  đ ng c  đi n m t chi u (có ch i than) là:

(cid:0) Đi u ch nh đi n áp ph n  ng ệ

ầ ứ ề ỉ

(cid:0) Đi u ch nh t ề

ỉ ừ ừ thông kích t

(cid:0) K t h p đi u ch nh t

ế ợ ề ỉ ừ ừ ầ ứ ệ thông kích t và đi n áp ph n  ng

ươ ở ụ ầ ứ ư ề ệ ạ ầ ỉ ượ Ph ng pháp đi u ch nh đi n tr  ph  trong m ch ph n  ng h u nh  không đ c

ấ ượ ầ ấ ổ ệ ử ụ s  d ng trong các h  có yêu c u ch t l ng cao do t n hao công su t.

Trang: 3

ệ ố ề ệ ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

­ Ph

ươ ầ ứ ứ ề ệ ỉ ượ ặ ằ ng pháp đi u ch nh đi n áp ph n  ng có đáp  ng đ ư c đ c tr ng b ng

ố ờ ị ỏ ằ h ng s  th i gian có giá tr  nh .

­ Ng

ố ờ ư ứ ủ ặ ằ ươ ề ượ ạ c l i, h ng s  th i gian đ c tr ng cho đáp  ng c a ph ng pháp đi u

ừ ừ ị ớ ấ ầ ơ ớ ươ ỉ ch nh t thông kích t có giá tr  l n h n g p 10­100 l n so v i ph ng pháp

ầ ứ ề ỉ ệ đi u ch nh đi n áp ph n  ng.

­ H ng s  th i gian l n làm cho ph

ố ờ ằ ớ ươ ỉ ừ ừ ề ng pháp đi u ch nh t thông kích t có đáp

ứ ậ ng ch m.

­ Ph

ươ ầ ứ ề ệ ệ ề ợ ỉ ỉ ố ộ ng pháp đi u ch nh đi n áp ph n  ng phù h p cho vi c đi u ch nh t c đ

ơ ướ ố ộ ị ứ ươ ỉ ừ ừ ộ đ ng c  d i t c đ  đ nh m c. Còn ph ề ng pháp đi u ch nh t thông kích t

ố ộ ị ể ề ứ ợ ỉ phù h p đ  đi u ch nh trên t c đ  đ nh m c.

­ Các ph

ươ ộ ề ể ượ ự ề ề ệ ạ ỉ ộ ng pháp đi u ch nh truy n đ ng hi n  đ i: b  đi u khi n đ c t

ạ ộ ự ề ố ỉ ượ ộ đ ng đi u ch nh trong quá trình ho t đ ng d a trên các tham s (dã đ ậ c nh n

ủ ộ ủ ầ ơ ệ ạ d ng) c a đ ng c  và c a các thành ph n khác trong h .

­ Ph

ươ ố ầ ề ườ ượ ử ụ ổ ế ớ ặ ỉ ng pháp đi u ch nh n i t ng th ng đ c s  d ng ph  bi n v i đ c

đi m:ể

ứ ệ ạ + m ch vòng dòng đi n/momen đáp  ng nhanh.

ố ộ ứ ậ ạ ơ + m ch vòng t c đ  đáp  ng ch m h n.

ứ ấ ặ ầ ạ ị ị ế ậ + m ch vòng v  tr  đáp  ng ch m nh t, ho c không c n thi t.

ọ Ở ươ ề ề ừ ộ ậ ộ ng án truy n đ ng cho đ ng c  m t chi u kích t đ c l p, có

ạ ộ ở ề ể ằ ổ ơ ộ ả ộ ầ ư  2 góc ph n t ề , đi u khi n đ o chi u b ng cách thay đ i

đây ta ch n ph       ả ề đ o chi u và ho t đ ng  ầ ứ ệ đi n áp ph n  ng.

ơ ồ ố ấ ủ ệ ố ề ộ ệ 1.4 S  đ  kh i c u trúc c a h  th ng truy n đ ng đi n:

Trang: 4

ệ ố ề ệ ợ ọ ổ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ấ ộ ọ ơ 1.5 Tính ch n công su t đ ng c :

ồ ự ộ ệ ố ệ ề ộ

ỹ ộ ậ ộ ế ủ ệ ố ệ

ơ ệ  c a h  th ng  ơ ệ ậ ụ ự ự ươ ề ộ ộ ọ ộ ng

ộ ệ ể ề ộ Ngu n đ ng l c trong m t h  th ng truy n đ ng đi n là đ ng c  đi n. Các yêu ầ c u k  thu t, đ  tin c y trong quá trình làm vi c và tính kinh t truy n đ ng đi n ph  thu c chính vào s  l a ch n đúng đ ng c  đi n và ph ơ pháp đi u khi n đ ng c .

ọ ộ ệ ố ơ ệ ề ề ệ ộ ồ

ộ ộ ứ ẩ Ch n m t đ ng c  đi n cho m t h  th ng truy n đ ng đi n bao g m nhi u tiêu ả chu n ph i đáp  ng:

(cid:0) Đ ng c  ph i có đ  công su t kéo.

ủ ấ ả ơ ộ

(cid:0) ố ộ ớ ứ ề ạ ộ

ố ộ ươ ỉ ượ c ph m vi đi u ch nh t c đ  v i m t  ợ ề ỉ ợ T c đ  phù h p và đáp  ng đ ph ng pháp đi u ch nh thích h p.

(cid:0) ệ ầ ỏ ở Th a mãn các yêu c u m  máy và hãm đi n.

(cid:0) ử ụ ệ ệ ệ ấ ạ ồ ớ ợ Phù h p v i ngu n đi n năng s  d ng (lo i dòng đi n, c p đi n áp...).

(cid:0) ợ ệ ề ề ệ ớ ệ ộ ộ ẩ   t đ , đ   m,

ệ Thích h p v i đi u ki n làm vi c (đi u ki n thông thoáng, nhi khí

ụ ặ ờ ộ ạ đ c h i, b i b m, ngoài tr i hay trong nhà...).

ệ ố ớ ệ ấ ộ ấ ớ ề ọ ộ ơ

Vi c ch n đúng công su t đ ng c  có ý nghĩa r t l n đ i v i h  truy n đ ng  đi n.ệ

Trang: 5

ệ ố ệ ề ổ ọ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ớ ụ ả ễ

ụ ệ ố

ượ ạ ế ả

ơ ọ ệ i đi n do đ ng c  ch y non t ộ c l ặ

ấ ấ ộ ổ ả i hay kéo t ổ ả ả ọ ộ ứ ị ơ ẽ ộ i thì đ ng c  s  kéo d  dàng  t h  s  công su t cos  θ ấ  tăng cao, hi u su t kém và làm t ơ ạ ơ ọ i. Ng i n u ch n công su t đ ng c   ộ ơ ầ i m t  i yêu c u thì đ ng c  ho c không kéo n i t ộ i các cu n dây b  phát nóng quá m c, làm gi m tu i th  đ ng

ơ ị ộ ỏ ấ ộ ế N u nâng cao công su t đ ng c  ch n so v i ph  t ầ ư ư nh ng giá thành đ u t ủ ướ ộ ệ c a l ấ ả ỏ ơ nh  h n công su t t ặ ề ẫ ớ cách n ng n , d n t ặ ơ c  ho c làm đ ng c  b  cháy h ng nhanh chóng.

ố ộ ầ ấ ộ ệ ố ề ả ọ ơ ỉ

ầ ơ ả ữ ế Đ  tính ch n công su t đ ng c  trong h  th ng có đi u ch nh t c đ  c n ph i  bi ể t nh ng yêu c u c  b n sau:

yc(

c(t), Mc(t),

ω ặ ồ ị ụ ả a) Đ c tính ph  t ụ ả yc( i P ), Mω ) và đ  th  ph  t i: P (t);ω

ề ạ ỉ b) Ph m vi đi u ch nh t c đ : ω ố ộ max và ωmin.

ạ ộ ự ị ề ề ặ ơ ộ ọ c) Lo i đ ng c  (m t chi u ho c xoay chi u) d  đ nh ch n.

ươ ộ ế ệ ố ề ề ầ ộ ỉ d) Ph ổ ng pháp đi u ch nh và b  bi n đ i trong h  th ng truy n đ ng c n

ướ ị ướ ả ị ph i đ nh h ng xác đ nh tr c.

ố ủ ộ ồ ị ự ơ  1.5.1 Xây d ng đ  th  mong mu n c a đ ng c :

Công th c:  ứ   ω L/ω M  = r1/r2 =4 => ω M = ω L/4

ω M(rad/s)

25

4s 6s 7s t

0              1s                          3s

Trang: 6

ệ ố ề ệ ợ ổ ọ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

­27,5

ồ ị ố ộ ố ủ ộ ơ Hình 4: Đ  th  t c đ  mong mu n c a đ ng c .

ố ủ ả ồ ị ự 1.5.2 Xây d ng đ  th  mô men mong mu n c a t i:

ự ượ ố i và các thông s  đã cho,ta tính đ c

ố ủ ả ạ ừ ồ ị ố ộ           D a vào đ  th  t c đ  mong mu n c a t ể mô men mong mu n c a t ố ủ ả ờ i t ng th i đi m: i t

Ta có T2 = TL + JL

(cid:0) ừ ế T  0 đ n 1s: T2 = TL + JL  = 25+ 0,06.100 = 31 (N.m).

= 0  T2 = 25 (N.m).

(cid:0) ừ ế T  1 đ n 3s:

(cid:0) ừ ế T  3 đ n 4s: T2 = TL + JL   = 25+0,06.100 = 31 (N.m).

(cid:0) ạ T i 4s: t=0,1s  T2 = TL + JL  = 25+0,06  = 91 (N.m).

(cid:0) ừ ế T  4 đ n 6s: = 0  T2 = 25 (N.m).

(cid:0) ạ ế T i 6 đ n 7s: T2 = TL + JL  = 25 +0,06.110 = 31,6 (N.m).

T2(N.m)

91

31,6

t 25

0 4s 6s 7s 1s                    3s

ố ủ ả ồ ị i. Hình 5 : Đ  th  momen  mong mu n c a t

ố ủ ộ ồ ị ự ơ 1.5.3 Xây d ng đ  th  mô men mong mu n c a đ ng c :

ề ụ ộ Mô men quy v  tr c đ ng c : T ơ em =   T2 =   T2 = 4*T2

(cid:0) ừ ế T  0 đ n 1s: Tem = 124 (N.m)

(cid:0) ừ ế T  1 đ n 3s: Tem = 100 (N.m)

Trang: 7

ệ ố ệ ề ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

(cid:0) ừ ế T  3 đ n 4s: Tem = 124 (N.m)

(cid:0) ạ T i 4s: Tem = 364 (N.m)

em = 100 (N.m)

(cid:0) ừ ế T  4 đ n 6s: T

em = 126,4(N.m)

(cid:0) ừ ế T  6 đ n 7s: T

Tem(N.m)

364

126,4

t 100

0 4s 6s 7s 1s                    3s

ố ủ ộ ồ ị ơ                      Hình 6 : Đ  th  momen mong mu n c a đ ng c .

ậ 1.5.4 L p bi u đ  ph  t ể ồ ụ ả ơ ộ i s  b :

ấ ộ ổ ơ Quy đ i sang công su t đ ng c :

Ta có: P = Tem.ωM

ấ ộ ơ Trong đó: P là công su t đ ng c

iả

ủ Tem là momen t                  ωM là t c đ  quay c a roto

ừ ế   T  0 đ n 1s: P=

ừ ế   T  1 đ n 3s: P= ố ộ Tem.ωM   = 124.25t = 3100t(w) Tem.ωM = 100.25 = 2500(w)

ừ ế   T  3 đ n 4s: P= Tem.ωM  = 124.(100­25t) =12400­3100t (w)

ạ T i 4s: P= Tem.ωM  =  364.(­27,5) = ­10010(w)

em.ωM = 100.(­27,5) = ­2750(w)

ừ ế   T  4 đ n 6s: P= T

em.ωM  = 126,4.(27,5t­192,5) = 3476t­24332(w)

ừ ế   T  6 đ n 7s: P= T

Trang: 8

ệ ố ề ệ ổ ọ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ấ ộ ồ ị ơ Hình 7 :Đ  th  công su t đ ng c .

Công su t c c đ i P ấ ự ạ max = 10010 W

1 = 3100 W , t1 = 1s

V i   Pớ

P2 = 2500 W , t2 = 2s

P3 = 3100 W , t3 = 1s

P4 = 10010 W , t4 = 0,1s

P5 = 2750 W , t5 = 2s

P6 = 3476 W , t6 = 1s

=> Pđt =3116 (W)

ệ ố ự ữ ọ H  s  d  tr   k = 1,2 1,4 ch n k = 1,4

đt = 3116*1,4 = 4362,4(W)

V y Pậ

ơ ạ ủ ộ ọ ố Ch n đ ng c  lo i LAK2132­2M­EM4976 c a hãng TT Electric có các thông  s :

1

ứ ệ ị Đi n áp đ nh m c (VDC)                    110

2

ấ ị ứ Công su t đ nh m c (W) 4600

3

ứ ị Momen đ nh m c (N.m) 63.1

4

ắ ự ạ Momen xo n c c đ i (N.m) 90

Trang: 9

ệ ố ề ệ ợ ọ ổ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

5

ố ộ ị ứ T c đ  đ nh m c (vòng/phút) 1500

6

ứ ệ ị Dòng đi n đ nh m c (A) 51

7

ệ ự ạ Dòng đi n c c đ i (A) 67

8

ệ ở Đi n tr  (ohms) 0.162

9

ả C m kháng (mH) 0.0082

10

ố ượ Kh i l ng (kg) 14

­

ể ệ ạ ố ộ ơ Ki m nghi m l i các thông s  đ ng c  :

n = 1500 vòng/phút =>  nc = 238 vòng/phút

ầ ử ụ ố ộ ố ả  c n s  d ng h p s  gi m t c ( gearbox )

t  l ỉ ệ  n =

 ch n gearbox có các thông s  c  b n sau :

Đơn vị

Thông số Tỷ số Momen đầu trục Momen lớn nhất Tốc độ đầu vào

Giá trị 7:1 10 35 4000

N.m N.m Vòng/p

ố ơ ả ọ

­ Ki m tra momen đông c  :

ể ơ

N   = 63.1= 441.7 N.m

ụ ầ momen đ u tr c : T = T

max = 364 < T =441.7=> th a mãn

ấ ộ ớ ơ ố ỏ momen l n nh t đ ng c  mong mu n  T

 v y đ ng c  đáp  ng đ

ứ ậ ộ ơ ượ ệ ố ề ầ ộ c yêu c u h  th ng truy n đ ng.

ố ủ ệ ố ị 1.6  Xác đ nh các tham s  c a h  th ng:

ầ ủ ộ ố ệ ơ 1.6.1 Các s  li u ban đ u c a đ ng c

(cid:0) Đi n áp đ nh m c: U ị

đm = 110 (V)

ứ ệ

(cid:0) Công su t đ nh m c : P ấ ị

đm = 4600 (W)

ứ

(cid:0) T c đ  quay đ nh m c: n

đm = 1500 (vòng/phút)

ố ộ ứ ị

(cid:0) Dòng đi n đ nh m c: I

đm = 51 (A)

ứ ệ ị

Trang: 10

ệ ồ ộ ổ ọ ệ ố Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ủ ộ ơ ợ ề (cid:0) Mômen quán tính c a đ ng c : J = 0

(cid:0) H ng s  mômen K ố

m  = 0.59 (N.m/A)

ằ

(cid:0) H ng s  th i gian c a máy bi n dòng: T ủ

i = 0.001

ố ờ ế ằ

(cid:0) H ng s  th i gian c a máy phát t c: T

ω = 0.01 (s)

ố ờ ủ ằ ố

ư ọ ạ ỉ 1.6.2 Ch n thyristor cho m ch ch nh l u:

́ ượ ự ̣ ̣ ̣ Điên ap ng c c c đai đăt lên van: Unmax = knv.U2 (1)

̀ ́ ́ ́ ́ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ ̉ V i Úơ ́ 2 la điên ap pha hiêu dung phia ha ap cua may biên ap.

́ ́ ́ ư ̣ ̉ ̣ ̉ ̀ Ta co:  Gia tri trung binh cua điên ap chinh l u:

do.cos                    (2)

α Ud = ku.U..cos  = Uα

0

́ ̀ ́ ́ ̀ ́ ư ư ư ́ ơ ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ T  công th c ta co thê suy ra: Điên ap trung binh l n nhât cua mach chinh l u khi

α α cos  =1 => = 0

̀ ̀ ư ượ ự ̣ ̣ ̉ ̣ T  (1), (2) suy ra điên áp ng c c c đai ma thyristor phai chiu:

́ Trong đo: ; ;

d =Uđm=  V    Unmax= = 115 (V).

̀ ̀ ́ Theo đê yêu câu ta co:  U

̀ ́ ̀ ́ ́ ̉ ơ ợ ơ ̉ ̉ ̣ ̣ ̉ ̣ ̣

́ ́ ́ ́ ư ự ữ ư ̣ ̣ ́ ượ Đê co thê chon van h p ly, điên ap ng ̀ ̣ ượ  công th c trên qua hê sô d  tr  điên ap  k viêc đ c cua van cân chon phai l n h n điên ap lam  u =1,8. ́ c tinh t

́ ̀ ượ ̣ ̣ ̉ ̣ Vây điên ap ng c cua van cân chon:

Unv =  = 207(V).

v= Ihd).

̀ ̀ ̀ ̉ ơ ̣ ̣ ̉ ̣ ̣ c tinh theo dong hiêu dung cua s  đô trên (I

̀ ượ ̣ ̣ ̣ ̀       Dong điên lam viêc cua van đ ́ c tinh:  Dong điên hiêu dung đ ́ ượ Ihd = khd.Id

Trong đo: ́

̀ ̀ ̣ ̣ ̣ ̉ Ihd la dong điên hiêu dung cua van.

̀ ̀ ư ̣ ̉ ̣ ̉ ̀ Id la dong điên trung binh cua mach chinh l u.

́ ̀ ́ ̀ ́ ̀ ́ ượ ̣ ̣ ̣ ̣ ̣ ̣ ̣

hd = .

́ ́ ̉ ̉ ̉ c xac đinh theo      khd la hê sô xac đinh dong điên hiêu dung. Hê sô nay đ ́ bang 8.2 (trang 249 sach ĐTCS cua tac gia Lê Văn Doanh), ta co k

⇒ I1v= Ihd =khd.Id= 51 *=29,5  (A).

Trang: 11

ệ ố ề ệ ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

̀ ́ ̀ ẫ ̉ ̉ ̣ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣

́ ̀ ́ ́ ́ Đê van ban d n co thê lam viêc an toan, không bi đanh thung vê nhiêt, phai chon  ́ ́ ̀ ̀ ́ ơ ̣ ̣ ̉ ̣ ̣ ̣ ̉

̀ ́ ́ ư ̉ ̣ ̉ ̣ ̉ ̣ ̣

̀ ̀ ̣ ̣ ́ ̀ c phep lam viêc t

̀ ̣ ̣ ̉ ́ ợ cac thiêt bi hê thông van h p ly. V i công suât tai trên ta chon điêu kiên lam viêc cua  ́ ́ ́ ̀ van la co canh tan nhiêt va co đu diên tich tan nhiêt, không co quat đôi l u không khi.  ́ ̀ ́ ́ ượ ơ ̣ ơ đm (đôi v i điêu kiên lam mat  V i điêu kiên trên thi van đ i 40%I ́ ́ ̀ ̀ ̀ băng n ́ ́ ́ ̀ ́ ươ c thi dong điên lam viêc trên van co thê lên đên 90%I ́ ơ đm.

1v =  Iđmv.

̀ ̀ ́ ơ ̣ ̣ V i điêu kiên lam viêc trên: I

1v = 25%Iđmv hay hê sô d  tr  dong điên k

i= 4.

́ ̀ ự ữ ̣ ̣ ̣ Chon I

⇒ Iđmv = ki.I1v= 4*29,5  = 118(A).

nv va Ì đmv ta chon 12 thyristor loai T210 N

Thông số

Giá Trị

Điện áp ngược cực đại của van

Unmax = 300 V.

Dòng điện định mức của van

Imax = 210 A.

Đỉnh xung dòng điện

Ipikmax = 1000 A.

Dòng điện của xung điều khiển

Igmax = 150 mA.

Điện áp xung điều khiển

Ugmax = 2,5 V.

Dòng điện rò

Irmax = 15 mA.

Sụt áp trên thyristor ở trạng thái dẫn

ΔUmax = 2 V.

du/dt = 500 V/s.

Tốc độ biến thiên điện áp

Thời gian chuyển mạch

tq = 15 s.

Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép

Tmax= 125oC.

̀ ́ ́ ́ ́ ư ̣ ̣ T  hai thông sô U co cac thông sô sau:

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

ọ ủ ộ ơ 2.1 Mô hình toán h c c a đ ng c :

ộ ộ ơ ệ ừ ộ ậ ượ ử ụ ề ộ Đ ng c  đi n m t chi u kích t c s  d ng r ng rãi trong th c t ự ế Khi  .

đ c l p đ đặt lên dây qu nấ  kích từ một điện áp nào đó thì trong dây qu nấ  kích từ sẽ có dòng  điện và m chạ  từ của máy sẽ có t ừ thông Ф. Tiếp đó đặt một giá tr  ị điện áp V

lên    ch y ạ qua, tương tác

.ừ  V yậ  ta có các

m chạ  ph nầ   nứ g thì trong dây qu nấ  phần  nứ g sẽ có dòng điện ia   giữa dòng điện phần  nứ g và từ thông kích từ tạo thành mômen  điện t phương trình cơ b nả  của đ nộ g cơ một chiều.

Trang: 12

ệ ố ệ ề ọ ợ ổ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ọ ủ ộ ơ ộ ự ộ đ c l p ta xét đ ng

ừ ộ ậ ộ ệ ở ế ộ ơ ệ ươ ề ộ ể      Đ  xây d ng mô hình toán h c c a đ ng c  m t chi u kích t ơ c  làm vi c ề ả ộ  đ ng c  đi n m t chi u: ch  đ  quá đ . Các ph ng trình mô t

ươ ầ ứ ệ ằ Ph ng trình cân b ng đi n áp ph n  ng:

ả ứ ệ ấ ộ Su t đi n đ ng c m  ng:

ệ ừ Momen đi n t :

ươ ả Ph ng trình mô t ơ ệ ệ quan h  đi n­c :

ầ ứ ệ ạ ở ạ ệ ầ Trong đó:        V   : Đi n áp m ch ph n  ng. Ra    : Đi n tr  m ch ph n

ng.ứ

ầ ứ ệ ầ ạ ệ ả           La    : Đi n c m m ch ph n

ia      : Dòng đi n ph n  ng. ng.ứ

ả ứ ứ ộ ộ ệ        e    : S c đi n đ ng c m  ng. ơ           Te    : Mô men đ ng c

sinh ra.

ề ể Chuy n qua mi n Laplace:

ươ ọ ủ ộ ơ ộ ư ự ề ừ      T  hai ph ng trình ta xây d ng mô hình toán h c c a đ ng c  m t chi u nh  sau :

ọ ộ ơ ệ ề ộ ừ ộ ậ Hình 8 :  Mô hình toán h c đ ng c  đi n m t chi u kích t đ c l p.

ạ ủ ố ộ ệ ố ộ ề ả Hàm truy n đ t c a t c đ /đi n áp và t c đ /momen t i:

Trang: 13

ệ ố ề ệ ổ ọ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ộ ệ ố ậ

ừ ộ ậ  đ c l p là m t h  th ng tuy n tính, vì v y theo  ầ ể ủ ả ơ ệ ồ ộ ế ộ ứ ệ ả Đ ng c  đi n m t chi u kích t tính x p ch ng đáp  ng c a c  2 đ u vào đi n áp và momen t ế i chúng ta có:

ọ ủ ự 2.2  Xây d ng mô hình toán h c c a các khâu trong h  th ng ệ ố  :

2.2.1 Mô hình toán h c c a B  bi n đ i ọ ủ ộ ế ổ  :

ể ề ề ạ ỉ

ể ơ ồ ộ ế ơ ử ụ ươ ượ ể ề ề ộ ể c, đi u khi n theo ph

ấ   ư ầ ể ả Đ  có th  đ o chi u cho đ ng c , s  d ng hai m ch ch nh l u c u có đi u khi n đ u ổ   ng  pháp đi u khi n chung. S  đ  B  bi n đ i song song ng ư nh  sau:

ư ả ổ ấ ộ ế ề ỉ ượ Hình 9 : Ch nh l u đ o chi u dùng 2 b  bi n đ i đ u song song ng c.

ủ ộ ỉ ệ Đi n áp ra c a b  ch nh l u ư  :         Vdc =.U.cos    α

Trang: 14

ệ ố ề ệ ợ ọ ổ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ệ ụ ủ ệ

trong đó:   U­ đi n áp hi u d ng c a ngu n ồ

ở α­ góc kích m  thyristor

ứ ề ắ ẳ ọ ể Ch n nguyên t c đi u khi n th ng đ ng arccos ta có:

Suy ra    Vdc = .U.

Vdc =. .Vc

Vdc = Kr.Vc

v i Kớ

r = .

ề ể ệ i đi m giao nhau đi n áp đi u khi n

Uđb = Vcm.cosα => t ạ

ể Vc = Uđb = Vcm.cosα

ẫ ủ ư ề ể ấ ạ ả ờ

ự ễ ủ ộ ế ộ ỉ ấ ẫ ạ ộ     B  ch nh l u ho t đ ng theo chu kì l y m u c a m ch đi u khi n. Kho ng th i  ổ gian l y m u gây ra s  tr  c a b  bi n đ i.

ổ ổ ạ ệ ể ở

ề ổ ư ệ ặ Khi thay đ i đi n áp đi u khi n, ho c khi các thyristor thay đ i tr ng thái đóng m , thì ậ ứ đi n áp ra ch a thay đ i ngay l p t c.

o gi a 2 ữ

ễ ỉ ể ự ệ ẵ ả c hi u ch nh và s n sàng đ  th c thi trong kho ng 60

ả ể ượ Góc tr  có th  đ ở ủ kho ng góc m  c a 2 thyristor.

ể ượ ấ ộ ử ễ ễ ả ằ ậ ờ Vì v y th i gian tr  có th  đ c l y b ng m t n a kho ng tr  này:

ộ

ờ

Tr =  x th i gian m t chu kì =  .

f = 50 (Hz) => Tr = 1.667 (ms)

ộ ỉ ượ ằ ư B  ch nh l u do đó đ ễ c mô hình hóa b ng hàm tr :

(1.5)

Gr(s) = Kr.

ườ ể ế ầ ợ Trong tr ng h p g n đúng ta có th  vi t:

(1.6)

Gr(s) =

ủ ộ ỉ ư ư ầ ậ V y ta có mô hình toán c a b  ch nh l u hình c u ba pha nh  sau:

Trang: 15

Udk(s)

Udc(s)

ệ ố ề ệ ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

Kr Tr.s + 1

ư ầ ỉ Hình 10: Mô hình toán ch nh l u hình c u ba pha.

ọ ủ ế ả 2.2.1 Mô hình toán h c c a C m bi n :

a) Ph n h i dòng đi n:

ả ồ ệ

ọ ủ ệ

ồ ả ố ườ ể ể ầ ế ạ ợ ộ ệ ố     Mô hình toán h c c a ph n h i dòng đi n có th  bi u di n b ng m t h  s   khu ch đ i Hc. Trong đa s  tr ằ ễ ộ ọ ng h p không yêu c u có b  l c.

ườ ợ ầ ấ ượ ử ụ ng h p c n dùng b  l c, m t b  l c thông th p đ ằ   c s  d ng. H ng

ướ ườ ượ ử ụ Trong tr ố ờ s  th i gian d i 10ms th ộ ọ ng đ ộ ộ ọ c s  d ng.

ả ồ ố ộ b) Ph n h i t c đ :

ườ ộ

c đây th ố ờ ệ ố ấ ượ ử ụ ướ ườ ướ    Trong các h  th ng tr ằ ộ ọ b  l c thông th p có h ng s  th i gian d ố ể ng dùng máy phát t c đ  đo t c đ . M t  ng đ ố ộ c s  d ng. i 10ms th

ạ ủ ề ả ồ ố ộ Hàm truy n đ t c a khâu ph n h i t c đ :

Gω =

ạ ủ ả ệ ố ế ế Trong đó  K  ω ­ h  s  khu ch đ i c a c m bi n

ố ờ ằ ủ ộ ọ Tω ­h ng s  th i gian c a b  l c

ọ ủ ả ệ ố ự 2.3 Xây d ng mô hình toán h c c a c  h  th ng:

Trang: 16

Tranformer

3

3

Fast acting contactor

Field winding

Three phase ac supply

i

1/ K

t

+

* a

i

T

* r

W

* C

+

-1

+

VC

V

_

_

dc -

cos

Armature

i a

mr

W

Limiter

Current Controller

Speed controller

H

C

Tach

Filter

ệ ố ề ệ ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

Load

ạ ủ ộ ơ ệ ế ề ề ộ Thay th  mô hình hàm truy n đ t c a đ ng c  đi n m t chi u kích t ừ ộ ậ    đ c l p

Three- phase ac supply

T l

_

W m

T

C

v a

1

* a

i a

V C

i

+

+

+

-1 cos

K b

_

_

1 R +s.L a

a

B +sJ l

e

am

i

Current controller

Phase- controlled converter

K b

HC

ự đã xây d ng ta có :

ả ợ ả ỷ ệ ớ ố ộ ủ ộ ứ ở Gi thi ế ườ t tr ng h p mô­men t ơ  v i t c đ  c a đ ng c  và cho b i công th c: i t l

B l

T (s)

l

w (s)

m

_

I (s)

V(s)

a

T(s)

1

e

a

+

+

K b

_

1 R +s.L

a

a

B + s.J

1

E(s)

K b

ạ ủ ộ ổ ơ ồ ế ề ố ơ Bi n đ i s  đ  kh i mô hình hàm truy n đ t c a đ ng c :

Trang: 17

w (s) m

I (s) a

1

T(s) e

V(s) a

+

K b

_

1 R +s.L a

a

1

B +B + s.J l

E(s)

K b

w (s)

m

I (s)

V(s)

a

1

a

+

_

a

1 R +s.L

a

B +B + s.J

1

l

E(s)

K

b

B +B + s.J

1

l

V(s)a

Wm

I (s) a

1+s.T m

K 1

K / B b t 1 +s.Tm

(1+s.T ).(1+ T .s)

2

1

ệ ố ề ệ ọ ổ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ệ ố ư ạ ề Trong đó, các hàm truy n đ t và h  s  nh  sau:

ề ủ ộ ế ự ở ươ ổ Hàm truy n c a b  bi n đ i (đã xây d ng ch ng 2):

ể ố ộ ộ ề ộ ề ể ệ ươ B  đi u khi n dòng đi n và B  đi u khi n t c đ  theo ph ẩ   ng pháp hàm chu n

ị đã xác đ nh là khâu PI:

Trang: 18

ệ ố ệ ề ọ ợ ổ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

Wm

1+s.T m

VC

* a

i

* W r

+

+

K 1

G (s) c

G (s) c

_

_

G (s) s

K / B b t 1 +s.Tm

(1+s.T ).(1+ T .s)

1

2

i a

Coverter

W mr

Speed controller

Limiter

Current Controller

H C

G (s)w

ạ ủ ệ ố ơ ồ ố ề S  đ  kh i hàm truy n đ t c a h  th ng:

Trang: 19

ệ ố ề ệ ọ ợ ổ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ƯƠ

Ợ Ệ Ố

Ề Ộ

Ổ

Ệ

CH

NG 3 T NG H P H  TH NG TRUY N Đ NG ĐI N

ủ ệ ố ề ộ ơ ồ ệ ể ề ạ 3.1 S  đ  các m ch vòng c a h  th ng đi u khi n truy n đ ng đi n:

ợ ổ ệ ạ 3.2 T ng h p m ch vòng dòng đi n:

ộ ủ ế ạ ố

ổ ơ ồ ư ế ệ ạ Sau m t vài phép bi n đ i s  đ  kh i, ta có hàm khu ch đ i (loop gain function) c a  m ch vòng dòng đi n nh  sau:

ậ ầ ề ả ậ ơ

ạ ủ ệ ượ ễ ế ệ ố ấ ệ ổ ể Ta th y hàm khu ch đ i c a h  có b c 4, vì v y c n đ n gi n hóa hàm truy n đ   ơ ợ vi c t ng h p h  th ng đ c d  dàng h n.

ậ ủ ầ ố ắ ỉ ư ể ấ Trong vùng  lân c n c a t n s  c t ta có th  x p x  nh  sau:

ạ ủ ệ ố ờ ậ ể ướ ơ ế ả Nh  v y hàm khu ch đ i c a h  s  có th  đ c đ n gi n hóa thành:

ệ ố ượ ư ị Trong đó h  s  K đ c xác đ nh nh  sau:

ể ấ ượ ố ờ ằ ở ẫ ố ủ ệ ả ạ c các h ng s  th i gian ề  m u s  c a hàm truy n đ t  c u h  có giá

ị Có th  th y đ tr  khác nhau:

Trang: 20

ệ ố ề ệ ợ ọ ổ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ủ ộ ề ố ờ ệ ể ế ằ ọ N u chúng ta ch n h ng s  th i gian c a b  đi u khi n dòng đi n là :

ạ ủ ệ ố ẽ ượ ơ ệ ậ ư ế ả Thì hàm khu ch đ i c a h  th ng s  đ c đ n gi n thành h  b c 2 nh  sau:

ươ ủ ệ ư ặ Do đó, ph ng trình đ c tính c a h  kín nh  sau:

ươ ể ượ ặ Ph ng trình đ c tính có th  đ c vi ế ạ t l ư i nh  sau:

ừ ươ ầ ố ự ặ ệ ố ắ ư ộ T  ph ng trình đ c tính ta có t n s  t nhiên và h  s  t t dao đ ng nh  sau:

ể ệ ố ệ ố ắ ặ ộ ằ ộ t dao đ ng b ng

ươ ể ậ ể ọ ọ ố Đ  h  th ng có đ c tính tính đ ng h c t t thì có th  ch n h  s  t ζ ủ 0.707. Vì v y thay vào ph ng trình c a    chúng ta có th  có:

ự ế ủ ộ ề ộ ừ ộ ậ Trong th c t ơ ệ  mô hình c a đ ng c  đi n m t chi u kích t đ c l p, ta có :

và

ể ấ ệ ố ỉ Do đó ta có h  s  K có th  x p x  thành:

ủ ệ ố ả ạ ủ ộ ề ệ ố ế ể ừ ươ ng trình c a h  s  K chúng ta gi i ra h  s  khu ch đ i c a b  đi u khi n PI

T  ph là:

ệ ậ ấ ạ ỉ ấ X p x  mô hình m ch vòng dòng đi n thành mô hình b c nh t

ệ ầ ượ ủ ạ ậ t k  m ch vòng t c đ , mô hình b c 2 c a m ch vòng dòng đi n c n đ c

ế ế ạ ộ ố ộ ấ ế ằ ỉ ậ ấ ể      Đ  thi thay th  b ng m t mô hình x p x  b c nh t.

ệ ượ ấ ễ ằ

ộ ơ ế ố ờ ề ả ạ ổ

ạ ố ộ ế ạ ố ủ ỉ ằ ố ủ ộ ệ ư c x p x  b ng cách c ng thêm h ng s  th i gian tr  trong  M ch vòng dòng đi n đ ơ ố ằ kh i b  bi n đ i vào h ng s   c a đ ng c . K t qu  ta có hàm truy n đ t và s  đ i  kh i c a m ch vòng dòng đi n nh  sau:

Trang: 21

ệ ố ệ ề ọ ợ ổ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

Trong đó:

ể ơ ề ả ạ Hàm truy n đ t có th  đ n gi n hóa thành:

Trong đó:

ợ ổ ố ộ ạ 3.2 T ng h p m ch vòng t c đ :

ữ ụ ệ ạ

ố ộ ư ấ ủ ế ỉ ậ ố ẽ ễ ể ạ ạ ủ   c bi u di n nh  trên hình v . Trong đó hàm s  khu ch đ i (loop gain function) c a

ấ      M ch vòng t c đ  sau khi đã s  d ng x p x  b c nh t c a m ch vòng dòng đi n  ượ đ h  là:ệ

ể ả ậ ủ ệ ố ử ụ ấ ỉ ậ ủ ầ ố

Đ  gi m b c c a h  th ng, ta s  d ng phép x p x  sau đây trong lân c n c a t n s c t:ắ

ự ộ ằ ễ ủ ươ ươ ờ ớ

ế ả ố ờ ạ ng đ ệ ủ ễ

ồ ố ộ ỏ ớ ằ ủ ỉ ạ   ng v i th i gian tr  c a m ch Ti p theo, ta xây d ng m t h ng s  th i gian t ờ ổ ờ   ph n h i t c đ  và th i gian c a m ch vòng dòng đi n. T ng c a hai th i gian tr  này ự ấ ố ờ ấ r t nh  so v i h ng s  th i gian tích phân. Do đó ta có s  x p x  sau;

Trong đó:

Trang: 22

ệ ố ệ ề ợ ổ ọ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ư ề ạ ủ ệ Hàm truy n đ t c a h  kín nh  sau:

Trong đó:

ộ ằ c t

ả ầ ố ượ ố ư ể i  u đ  có d i t n s  r ng và biên đ  b ng 1 trong d i t n s   ề ượ ả ầ ố ộ ươ ở ề Hàm truy n này đ ộ ủ đó. Biên đ  c a hàm truy n đ c cho b i ph ng trình:

ằ ằ ệ ố ủ B ng cách làm cho các h  s  c a   và   b ng 0 chúng ta có:

ố ủ ộ ộ ề ề ệ ể ằ ơ Thay các đi u ki n này b ng các tham s  c a đ ng c  và b  đi u khi n chúng ta có:

ừ ươ ệ ố ở ằ ố T  các ph ng trình cân b ng h  s trên, cu i cùng ta có:

ươ ạ ủ ệ ủ ệ ố ề Thay các ph ng trình c a h  s     và    vào  hàm truy n đ t c a h  kín, chúng ta có:

ệ ớ ộ ộ ỉ

ệ ẽ ộ ề ỉ ớ V i hàm truy n h  kín nh  trên, h  s  có đ  quá đi u ch nh l n. Do đó m t khâu bù  ượ đ ư ề ướ ể ả c đ  gi m đ  quá đi u ch nh: ề c thêm vào phía tr

Trang: 23

ệ ố ệ ề ổ ọ ợ ồ ộ Đ  án môn h c:T ng h p h  th ng Truy n đ ng đi n

ƯƠ

Ỏ

Ệ

Ể

CH

NG 4    MÔ PH NG, KI M NGHI M VÀ ĐÁNH GIÁ

Ấ ƯỢ

CH T L

NG

ệ ố ỏ ề ầ 4.1 Mô ph ng h  th ng trên ph n m m MATLAB­Simulink :

Trang: 24