GIÁO TRÌNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG_CHƯƠNG 5_2

Chia sẻ: Tranthi Kimuyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

135
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình truyền động điện tự động_chương 5_2', kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG_CHƯƠNG 5_2

Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng + Trong qu¸ tr×nh ®¶o chiÒu : sb® = 2; scc ≈ 0, vµ ωcc ≈ - ωo. 2 ⎛M ⎞ M t = t ( s − s bd ) + 2⎜ t ⎟ . st × Tr−êng hîp biÕt sb® vµ scc sÏ tÝnh ®−îc: ⎝ Mc ⎠ Tt M c (5-49) Tt ⎡ 2 s bd ⎤ ⎢( s bd − s cc ) + 2s t ln ⎛ s1 s − s2 ⎞ s − s1 t qd = s2 2 2 ⎥ (5-54) ×⎜ − ⎟ ln ln 4 st ⎣ s cc ⎦ ⎝ s1 − s 2 s bd − s1 s1 − s 2 s bd − s 2 ⎠ ω ωM ⎡M ⎤ 2 ⎛ ⎞ ωo ⎢ t ± ⎜ Mt ⎟ − 1 ⎥ 5% s=2 s 1, 2 = s t Trong ®ã: (5-50) ⎢ Mc ⎥ ⎝ Mc ⎠ Mt ⎣ ⎦ M1 Jω o M(t) 5% Mn Tt = Mc (5-51) ω(t) Mt s=1 M t 0 t1 tm 0 Mc Mn Mt * Khi kh«ng t¶i Mc(ω) = 0 th× biÓu thøc (5-48) sÏ ®¬n gi¶n: M1 tk® Jω o sbd ⎛ s2 ⎞ H×nh 5 - 12: Quan hÖ M(ω) vµ ⋅ ∫ ⎜ s + t ⎟ ds t= (5-52) -ωo 2 Mt st s ⎝ s⎠ M(t) , ω(t) s=0 S Sau khi lÊy tÝch ph©n ta cã: Th−êng kÕt thóc QTQ§ khi scc ≈ 5%sxl. Thêi gian qu¸ ®é tq® 1⎛2 s bd ⎞ t = ⎜ s bd − s 2 + 2s t2 ln ⎟ phô thuéc vµo st vµ Tt, nªn muèn cã tq®.min th−êng lµ thay ®æi st. (5-53) Tt 4 st ⎝ s⎠ 5.3.1.2. Ph−¬ng ph¸p ®å thÞ gi¶i tÝch: C¸c biÓu thøc (5-49) vµ (5-53) cho phÐp x¸c ®Þnh ®−îc quan §©y lµ ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng, nh−ng ®¬n gi¶n vµ tiÖn lîi hÖ gi÷a m«men vµ ®é tr−ît theo thêi gian. Cho tr−íc mét lo¹t gi¸ h¬n ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch. trÞ cña s, dïng biÓu thøc (5-47) ta x¸c ®Þnh ®−îc trÞ sè t−¬ng øng cña M; theo (5-49) ta x¸c ®Þnh ®−îc c¸c gi¸ trÞ cña t. Ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng: dω H×nh 5-12 giíi thiÖu c¸c quan hÖ gi÷a m«men vµ tèc ®é víi M®«ng(ω) = M®g(ω) = M - Mc = J (5-55) thêi gian trong QTQ§ khi khëi ®éng ®éng c¬ §K. dt dω Cã M(ω) vµ ω(t) sÏ t×m ®−îc M(t) nh− trªn h×nh 5-12. VÝ dô Coi J = const, rót ra: dt = J (5-56) cã t1 sÏ t×m ®−îc ω1, vµ t×m ®−îc M1 vµ cuèi cïng ta cã M1(t1). M dg (ω ) NÕu Mc(ω) ≈ 0 th×: ωxl ≈ 0 vµ sxl ≈ 2. ∆ω 1 LÊy tÝch ph©n gÇn ®óng: ∆t = J ∫ dω (5-57) + Trong qu¸ tr×nh h·m ng−îc th×: sb® = 2; scc ≈ 1, vµ ωcc ≈ 0. M dg (ω ) 0 Trang 168 Trang 169
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Trong kho¶ng ∆t nhá cã thÓ coi M®éng(ω) ≈ const, do ®ã: §5.4. qu¸ tr×nh qu¸ ®é c¬ häc khi Unguån = var: ∆ω i §©y lµ QTQ§ trong hÖ thèng T§§ cã bé biÕn ®æi - ®éng c¬ ∆t i ≈ J (5-58) (BB§ - §C) nh− hÖ F - §M, T - §M, K§T - §M, BT - §K, .... M dg .tbi C¸c hÖ thèng nµy th−êng ®iÒu chØnh c¸c th«ng sè nguån: thay ®æi Trong ®ã: ∆ωi = ωi - ωi-1 ®iÖn ¸p nguån (thay ®æi U−, Us ...) M®g.tbi lµ m«men ®éng trung b×nh trong kho¶ng ∆ωi. L−íi ~ L−íi ~ u1=const ⎛1⎞ 1 f1=const ; vµ ⎜ ⎟ ⋅ ∆ω i = N dg .tbi ⋅ ∆ω i §Æt: N dg (ω ) = ⎜M ⎟ M dg (ω ) ⎝ dg .tbi ⎠ Bé ®k Bé ®k chÝnh lµ diÖn tÝch trªn mÆt ph¼ng [M, ω] do ®−êng N®g bao. BB§ BB§ uB§=var UB§=var ω ωM fB§=var ---U− --- ωxl 5% xl §M §K Mc Mc N®«ng M a) b) + - M5 4 M(ω) M M2 3 Mn M1 M®«ng M(t) H×nh 5 - 14: HÖ thèng BB§ - §M, BB§ - §K 1/M®g.tb2 ω(t) 5% 1/M®g.tb1 ∆ω2 Mc ∆ω1 M Khi t¸c ®éng ®iÒu khiÓn kh«ng ®æi, hÖ thèng t−¬ng tù nh− t khi cã ®iÖn ¸p nguån kh«ng ®æi (®· xÐt ë trªn). M®«ng M4 M3 M1Mn Mc 0 ∆t1 ∆t2 ∆t3 ∆t4 ∆t5 M5 M2 Khi t¸c ®éng ®iÒu khiÓn thay ®æi theo quy luËt cÇn thiÕt, th× H×nh5 - 13: §å thÞ , Mc(ω), N®g(ω) vµ M(t) vµ ω(t) hÖ thèng sÏ cã ®iÖn ¸p nguån thay ®æi, vµ nh− vËy sÏ t¹o ra ®−îc c¸c ®Æc tÝnh mong muèn cña QTQ§. §ã chÝnh lµ −u ®iÓm cña hÖ Chän tr−íc c¸c gi¸ trÞ ∆ωi, sÏ x¸c ®Þnh ®−îc (1/M®«ng) nhê thèng bé biÕn ®æi - ®éng c¬. M®«ng(ω) ®· biÕt, tõ ®ã t×m ®−îc ∆ti theo (5-58). 4.4.1. HÖ thèng Bé biÕn ®æi - ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu: Th−êng chän ∆ωi = const, nh− thÕ ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc ti, ωi, C¸c gi¶ thiÕt: M«men c¶n kh«ng ®æi: Mc = const. vµ Mi(ωi), cuèi cïng ta cã M(t) vµ ω(t). Dßng ®iÖn phÇn øng (I−) liªn tôc. Trªn h×nh 5-13, ta cã: ∆t i = m1/ Mdg . mω . s i . J (5-59) Nh− vËy khi thay ®æi t¸c ®éng ®iÒu khiÓn (®iÖn ¸p ®iÒu Trong ®ã: m1/dg - tØ xÝch theo m«men (1/N.m.mm); khiÓn u®k) ta sÏ cã c¸c ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh lµ nh÷ng ®−êng th¼ng vµ song song víi nhau. mω - tØ xÝch theo tèc ®é (Rad/s.mm); si - diÖn tÝch (mm2). Trang 171 Trang 170
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Qu¸ tr×nh qu¸ ®é cã thÓ m« t¶ theo ph−¬ng tr×nh vi ph©n VËy, m«men t¨ng tØ lÖ bËc nhÊt víi thêi gian. Vµ ®iÓm lµm viÖc cña ®éng c¬ sÏ dÞch chuyÓn trong mÆt ph¼ng [ω, M] theo tuyÕn tÝnh sau: trôc hoµnh nh− h×nh 5-15a. dω + ω = ω xl Tc (5-60) Mc dt Khi t = to, kÕt thóc giai ®o¹n 1: t o = (5-66) β. ε BD Trong ®ã: * Giai ®o¹n 2: to ≤ t ≤ t1 ; M ≥ Mc ; ω ≠ 0 ; uB§(t) = ku.t Mc ω xl (t ) = ω o (t ) − = ω o (t ) − ω xl (t ) β T¹i t = to : M = Mc : ωo(to) = εB§.to = ∆ωc ; (5-61) u (t ) ω o (t ) = BD Mc ∆ωc = kφ - lµ ®é sôt tèc cña ®éng c¬ khi M = Mc. β C¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p uB§(t) kh¸c nhau sÏ cã c¸c QTQ§ kh¸c §iÓm lµm viÖc sÏ dich chuyÓn tõ ®Æc tÝnh nµy sang ®Æc tÝnh nhau trong hÖ thèng T§§. kh¸c theo quy luËt nµo ®ã (®−êng cã mñi tªn chØ trªn h×nh 4-15a). * §Ó ®¬n gi¶n, xÐt QTQ§ khi khëi ®éng BB§ - §M cã: Dêi gèc to¹ ®é tíi t = to, lóc nµy tÝnh thêi gian lµ t’ = t - to: §iÖn ¸p bé biÕn ®æi: Ph−¬ng tr×nh vi ph©n: khi 0 ≤ t ≤ t1 = UB§.®m/ku uB§(t) = ku.t (5-62) dω + ω = ω xl Tc (5-60’) vµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc: UB§.®m = const khi t1 ≤ t dt' ωo(t) = ε B§.t ω xl (t' ) = ω o (t' ) − ∆ω c + Khi t < t1: (5-63) (5-67) = ε BD . to + ε BD . t' − ∆ω c = ε BD . t' ωxl(t) = ε B§.t - ∆ωc (5-64) + NghiÖm riªng cña (4-60’): ω r = ε BD . t' + B (5- k u U BD.dm Trong ®ã: gia tèc εB§ = = - th−êng cho tr−íc. Kφ Kφ. t 1 68) HÖ sè B x¸c ®Þnh theo (4-60’) khi thay ωr vµo vµ ®ång nhÊt + Qu¸ tr×nh qu¸ ®é khi khëi ®éng sÏ qua 3 giai ®o¹n: c¸c hÖ sè: Tc . ε BD + ε BD . t' + B = ε BD . t' * Giai ®o¹n 1: 0 < t < to ; M < Mc ; ω = 0 ; uB§(t) = ku.t B = - Tc. εB§ Ta cã: u (t ) M = KφI − = KφI n = Kφ BD ω td = c. e − t'/ Tc + NghiÖm tù do: (5-69) R−Σ (5-65) (Kφ) 2 u BD (t ) (Kφ) 2 k u NghiÖm tæng qu¸t: ⋅ = ⋅ ⋅ t = β.ε BD .t = Kφ R − Σ Kφ ω = ω r + ω td = ε BD . t' − Tc . ε BD + c. e − t'/ Tc R−Σ (5-70) Trang 172
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng l¹i εB§, do ®ã ta cã thÓ ®iÒu khiÓn QTQ§ mét c¸ch tuú ý kh«ng Trang 173 phô thuéc vµo phô t¶i. Khi t’ = 0 th× ω = 0 nªn C = Tc. εB§ vµ ta cã: Trang 174 ω = ε BD . t' − Tc . ε BD ( 1 − e − t'/ Tc ) (5-71) ω ωM Trong giai ®o¹n nµy: ωo.®m ωo.®m Tc ωxl ∆ωc dω ωxl 5% Mm = Mc + Tc . ε BD (1 − e −t'/ Tc ) M = Mc + J ωm (5-72) ωo(t) dt' M(t) M(t) 5% Khi t = t1, uB§(t) = UB§.®m, ωo(t) = ωo.®m, kÕt thóc giai ®o¹n 2. Mc ωo(t) Tc ω(t) * Giai ®o¹n 3: t1 ≤ t ; M ≥ Mc ; ω > 0 ; ®iÖn ¸p bé biÕn ®æi ω(t) lóc nµy: uB§(t) = UB§.®m = const; 0 Mc Mm M 0 to t1 tk® M Dêi gèc to¹ ®é tíi t = t1, lóc nµy tÝnh thêi gian lµ t” = t - t1: tq® = tk® T−¬ng tù QTQ§ c¬ häc khi ®iÖn ¸p nguån kh«ng ®æi, ¸p H×nh 5 - 15: §Æc tÝnh ω(M), quü ®¹o pha, ω(t) vµ M(t) dông c¸c kÕt qu¶ trªn ta cã ph−¬ng tr×nh: ω = ω xl + (ω bd − ω xl ). e − t "/ Tc * §èi víi QTQ§ khi h·m vµ ®¶o chiÒu: cã M®g vµ ε t−¬ng (5- tù ë trªn, khi gi¶m ωo(t) mét c¸ch tuyÕn tÝnh vµ Mc = const th× ta 73) cã εB§ < 0. M = Mc + ( Mbd − Mc ). e − t "/ Tc (5-74) Ta cã thÓ lùa chän quy luËt biÕn thiªn cña uB§(t) ®Ó t¹o ra ωxl = ωo.®m - ∆ωc (5-75) ®−îc ®Æc tÝnh mong muèn cña QTQ§ trong hÖ thèng T§§. §iÒu kiÖn ban ®Çu: 5.4.2. HÖ thèng Bé biÕn ®æi - ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu: ωb® = ωcc2 = ω( t' ) víi t’ = t1 - to; (5-76) Tr−êng hîp hÖ thèng bé biÕn tÇn (BT) - ®éng c¬ kh«ng ®ång bé (§K), t¸c ®éng ®iÒu khiÓn lµm thay ®æi ®iÖn ¸p vµ tÇn sè Mb® = Mcc2 = M( t' ) víi t’ = t1 - to; (5-77) cña bé BT theo quy luËt nµo ®ã (th«ng th−êng lµ theo quy luËt Sù biÕn thiªn cña ω(t) vµ M(t) tr×nh bµy trªn h×nh 5-15. uBT/fBT = const). M®g = M - Mc = Jε.(1 - e-t/Tc) Tõ (5-77): (5-78) Gi¶ thiÕt bá qua ¶nh h−ëng cña c¸c sãng ®iÒu hßa bËc cao cña bé BT ®Õn ®Æc tÝnh c¬. NhÞp ®é biÕn thiªn cña uBT vµ fBT ®¶m ε = dω/dt = εB§(1 - e-t/Tc) (5-79) b¶o sao cho: M < Mt (tøc lµ ®éng c¬ lµm viÖc ë ®o¹n ®Æc tÝnh c¬ cã s < st). Khi ®ã, thay ®æi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn bé BT th× ®Æc tÝnh Ta thÊy r»ng, trong QTQ§ khi khëi ®éng th× m«men ®éng M®g vµ gia sè ε kh«ng phô thuéc Mc mµ chØ phô thuéc vµo εB§ vµ c¬ cã thÓ coi lµ nh÷ng ®−êng th¼ng song song nhau. Tc. Nh− vËy khi cho tr−íc hÖ thèng T§§ cã Tc = const th× chØ cßn
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng J dω Víi nh÷ng gi¶ thiÕt trªn, hÖ thèng BT - §K cã thÓ xem lµ hÖ ⋅ Suy ra: i− = I−.c + (5-84) tuyÕn tÝnh, nªn ta cã thÓ dïng c¸c ph−¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh ë hÖ Kφ dt BB§ - §M trªn ®Ó kh¶o s¸t cho hÖ BT - §K. J d 2ω di − = ⋅ Lóc nµy: fBT = kf.t ; vµ: εBT = dωo/dt = (2π/p).kf; §¹o hµm (4-84) ta cã: (5-85) (5- Kφ dt 2 dt 80) Trang 176 Trang 175 Thay (5-84), (5-85) vµo (5-81) ta cã: §5.5. qu¸ tr×nh qu¸ ®é ®iÖn - c¬ trong hÖ t®®: J.R − dω J.L − d 2 ω §èi víi hÖ mµ ®éng c¬ cã ®iÖn c¶m lín th× h»ng sè thêi u − = I −.c .R − + ⋅ + ⋅ + Kφω (5-86) Kφ dt Kφ dt 2 gian ®iÖn tõ sÏ lín, nh− vËy ta ph¶i xÐt QTQ§ cã c¶ Tc vµ T®t, gäi lµ QTQ§ ®iÖn - c¬ trong hÖ thèng T§§. BiÕn ®æi, ta cã: VÝ dô, khi khëi ®éng trùc tiÕp ®éng c¬ §M®l, NÕu kh«ng cã d2ω dω T− .Tc ⋅ + Tc ⋅ + ω = ωxl ®iÖn c¶m L− trong m¹ch phÇn øng th× x¶y ra hiÖn t−îng tho¹t ®Çu (5-87) 2 dt dt dßng ®iÖn phÇn øng t¨ng vät lªn trÞ sè b»ng dßng ng¾n m¹ch råi sau ®ã gi¶m dÇn theo quy luËt hµm mò. Trong ®ã: Nh−ng thùc tÕ, do cã L− nªn dßng ®iÖn kh«ng t¨ng ®ét biÕn T− = L−/R− - h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ m¹ch phÇn øng. nh− vËy ®−îc. Vµ QTQ§ sÏ diÔn ra kh¸c ®i. Tc = J/β = (J.R−)/(Kφ)2 - h»ng sè thêi gian c¬ häc. VÝ dô xÐt QTQ§ m¹ch phÇn øng §M®l: ωxl = ωo - ∆ωc = ωo - (I−.R−)/Kφ - tèc ®é x¸c lËp. + U− - + U− - Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh cña (4-87): I− R− L− E T−.Tc.p2 + Tcp + 1 = 0 I− (5-88) E Gi¶i (5-88) ra ta cã nghiÖm: R−, L− a) b) 1 − (4 T− / Tc ) 1 H×nh 5 - 16: S¬ ®å m¹ch phÇn øng §M vµ s¬ ®å thay thÕ p 1,2 = − ± (5-89) 2 T− 2 T− Ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh qu¸ ®é m¹ch phÇn øng: + NÕu: Tc ≥ 4T− th× (5-88) cã nghiÖm thùc vµ ©m: di di u − = i − .R − + L − − + E = i − .R − + L − − + Kφω ; (5-81) 1 ± 1 − (4 T− / Tc ) dt dt p 1,2 = −α1,2 = (5-90) dω 2 T− MÆt kh¸c: M®g = M - Mc = J (5-82) dt Vµ ω(t) sÏ biÕn thiªn theo quy luËt hµm mò. dω Nªn: M = Mc + J (5-83) + NÕu: Tc < 4T− th× (5-88) cã nghiÖm phøc (phÇn thùc ©m): dt
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng P1, 2 = - α ± jΩ (5-91) 1 - (4T− / Tc ) 1 Trong ®ã: α = ; Ω= (5-92) 2 T− 2 T− Vµ ω(t) sÏ biÕn thiªn theo quy luËt hµm bËc hai (dao ®éng). Trang 177