Thí nghiệm truyện động điện

Chia sẻ: Truong Truong | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:32

0
128
lượt xem
37
download

Thí nghiệm truyện động điện

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo thí nghiệm điều chỉnh tự động truyền động điện cho các bạn sinh viên học chuyên ngành tham khảo

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Thí nghiệm truyện động điện

  1. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** BÀI THÍ NGHIỆM 1: TỔNG HỢP MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN I.TỔNG HỢP MẠCH VÒNG DÒNG ĐIỆN: KΦ ω U dk ( p ) Ud U id U i ( −) ΚΦ KΦ 1 1/ Ru (1+ pTu ) Jp (+ ) (− ) Ki (1 + pTi ) Hình 1: sơ đồ mạch vòng điêu chỉnh dòng điện Trong đó: Lu Tu = : Hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng Ru Ru = Rv + Rk + Rud + Rs Lu = Lb + Lk + Lud K i = Rs : Điện trở của sensor Ti = Rs C : Hằng số thời gian của sensor dòng điện Viết gọn lại ta có sơ đồ như trên hình 2 ,ta có hàm truyền của đối tượng điều khiển của mạch vòng điều chỉnh dòng điện: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 1
  2. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** U i ( p) I ( p) U id Ri Soi (−) Từ sơ đồ trên hình 1 và hình 2 ta có hàm truyền của đối tượng điều khiẻn của mạch vòng điều chỉnh dòng điện : U ( p) K cl .K i / Ru Soi ( p ) = i = (1) U dk ( p ) (1 + pTdk )(1 + pT1 )(1 + pTu ) Trong đó: Tdk ≈ 100 µs , X v 2.5 ≈ 2.5ms , Tu ≈ 100ms Thay Tsi = Ti + Tv + Tdk
  3. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU KÍCK TỪ ĐỘC LẬP VÀ TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH BẰNG PHẦN MỀM MATLAB CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC Pdm : Công suất định mức của động cơ = 1.5 KW U dm : Điện áp đinh mức phần ứng = 272 V ndm : Tốc đo quay định mức = 1552 v/ph ηdm : Hiệu suất danh định của đọng cơ 90 % = L : Điện cảm phần ứng = 0.2H Ti : Hằng số thời gian máy biến dòng = 0.002 s Tv : Hằng số thời gian bộ chỉnh lưu = 0.0025 s Tdk : Hằng số thời gian mạch điều khiển mạch chỉnh lưu = 0.0001 s Tω : Hằng số thời gian máy phát tốc = 0.001 s Các phương trình phản ứng phần ứng đọng cơ điện 1 chiều: U u = Eu + I u ( Ru + R f ) U u : Điện áp phần ứng Eu : Sức điện đông phần ứng Ru : Điện trở mạch phần ứng R f : Điện trở phụ trong mạch phần ứng I u : Dòng điện trong mạch phần ứng Ru = ru + rcf + rb + rct ru : Điện trở cuộn dây phần ứng rcf : Điện trở cực từ phụ rb : Điện trở cuộn bù rct : Điện trở tiếp xúc chổi than pN Eu = K Φ.ω = .Φ.ω 2πa : số đôi cực p : số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phấn ứng N Φ : từ thông ω :tốc độ góc pN K= hệ số cấu tạo của động cơ 2πa Eu = K e .Φ.n : tốc độ rôto n Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 3
  4. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** 2πn n ω= = (6) 60 9,55 n 1552 ωdm = dm = = 162rad/s (7) 9.55 9.55 K Ke = = 0.105K (8) 9,55 Phương trình đặc tính cơ điện : R + Rf U ω= u − u Iu K Φ ( K Φ)2 Phương trình đặc tính cơ : R + Rf U ω= u − u M (9) K Φ ( K Φ)2 Trong đó : M I u = dt KΦ M dt = M co = M Tính mômen định mức: Pdm = M dm .ωdm P M dm = dm = 1552 = 9.58 Nm ⇒ ωdm 162 Pdm 1552 I dm = ⇒ = 5.71 A = (10) U dm 272 M dm 9.58 KΦ = ⇒ = 1.7 = (11) I dm 5.71 Tính gần đúng Ru theo cong thức : U Ru = 0,5(1 − ηdm ) dm = 0.5(1 − 0,9) 272 = 2.3 Ω I dm 5.95 Lu = Lb + Lk + Lud = 0.2H L Tu = u : Hằng số thời gian phần ứng ⇒ Ru 0.2 ⇒ Tu = = 0,087 s (12) 2.3 Từ sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tốc độ trên hình 2-3 ta có: U dm = K cl .U dk Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 4
  5. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** U dm 272 = 27 (13) Chọn U dk = 10V K cl = ta có : = U dk 10 Hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện : Ru .Tu 1 Ri = (1 + ) (14) 2.K cl .K i .Tsi pTu Tsi = Ti + Tv + Tdk =0.002+0.0025+0.0001=4.6* 10 −3 s Tu =0.087 s Ru =2.3 Ω K cl =27 Chọn U id = 7V U K i = id = 7 = 1.23 (15) I dm 5.71 2.3 * 0.087 1 1 (1 + ) = 0.655 (1 + ⇒ Ri = ) (16) −3 0.087 * p 0.087 * p 2 * 27 *1.23 * 4.6 *10 JRu 2.45 * 2.3 Tc = 2= =2 s (17) ( K Φ) (1.7) 2 Ru 2.3 = 0.6765 2= (18) Tc ( K Φ) 1.7 * 2 Sơ đồ mô phỏng mạch vòng dòng điện có thể dùng mô hình sau: Với step có thể như sau: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 5
  6. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 6
  7. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** BÀI THÍ NGHIỆM 2: TỔNG HỢP MẠCH VÒNG TỐC ĐỘ Kết quả khi tổng hợp mạch vòng dong điện bằng tiêu chuẩn môdul tối ưu ta có: FoMi ( p) U ( p) 1 =i = (19) U id ( p) 1 + 2Tsi p + 2Tsi2 p 2 Vậy sơ đồ cấu trúc của hệ diieù chỉnh tốc đọ còn lai như tren hình 3, trong đó ta lấy hàm truyền đạt của mạch vòng dòng điện là khâu quán tính bậc nhất, bỏ qua các bậc cao. ω U ωd U ω U id U i ( p) Ru 1 Rω 1 + 2Tsi p) ( K Φ).Tc p ( −) Kω 1 + Tω p ) Hình 3 : Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ I.TỔNG HỢP MẠCH VÒNG TỐC ĐỘ: Viết gọn sơ đồ hình 2-3 ta có sơ đồ mạch vòng điều chỉnh tốc độ như hình 2-4 : Ru K ω Soω ( p ) = (20) K i ( K Φ )Tc (1 + pTsω ) Với : Tsω = 2Ti + Tω → Tsω rất nhỏ Áp dụng tiêu chuẩn môdul tối ưu: U ωd ω ( p) U ω ( p) Rω S oω ( −) Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 7
  8. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Hình 4 1 FOM ω ( p ) = (21) 1 + 2τp + 2τ2 p 2 FoM ω Rω ( p ) = Soω − FoM ω .Soω 1 1 + 2τp + 2τ2 p 2 Rω ( p ) = Ru .K ω 1 (1 − ) K i .( K Φ ).Tc p(1 + Tsω ) 1 + 2τp + 2τ 2 p 2 1 Rω ( p ) = Ru .K ω .2τp(1 + τp) K i .( K Φ ).Tc p(1 + Tsω ) Chọn τ = Tsω ta có: K ( K Φ)Tc Rω ( p ) = i (22) Ru .K ω .2.Tsω Vậy khâu này là khâu tỉ lệ (P) Tiêu chuẩn này được sử dụng khi hê thống khởi động đã mang tải,lúc đó ta không coi Tc là nhiều nữa. Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu đói xứng môdul : 1 + 4τp FODx ( p ) = (23) 1 + 4τp + 8τ2 p 2 + 8τ3 p 3 FoMiω Rω ( p ) = Soω − FoMi .Sω 1 + 4τp 1 + 4τp + 8τ2 p 2 + 8τ3 p 3 ⇒ Rω ( p ) = 1 + 4τp Ru .K ω (1 − ) K i .( K Φ ). pTc (1 + pTsω ) 1 + 4τp + 8τ 2 p 2 + 8τ3 p 3 Chọn τω = Tsω ta có: 1 + 4Tsω p Rω ( p ) = Ru .K ω (24) .8τ2 p 2 K i .( K Φ )Tc Vậy Rω lá khâu tỉ lệ,tích phân (PI). Đó lá khâu vô sai cấp 2 đối với đại lưọng đặt và vô sai cấp 1 đối với đại lượng nhiễu I c . Sau khi tổng hợp ra các bộ điều chỉnh , ta có sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều như hình 5 Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 8
  9. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** U ω ( p) U ωd U i ( p) ω ( p) 1 Ru 1 Rω 1 + 2Tsi p ( K Φ).Tc p Ki ( −) Kω 1 + Tω p ) Hình 5 : Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động T-Đ II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ TRUYẾN ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ MỘT CHIỀUVÀ MÔ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH BẰNG PHẦN MẾM MATLAB Cũng trên hình 3 ta có: U ωd = ω.K ω Chọn : U ωd = 10V 10 ⇒ = 0.062 Kω = (25) 162 Τsω = Tω + 2Tsi Trong công thức (2-14) ta có : Với Τsω =1ms , Tsi =4,6. 10 s −3 JRu 2.45 * 2.3 Tc = 2= =2 s (26) ( K Φ) 1.7 2 ⇒ T Sϖ =10 −3 +4.6*10 −3 =5.6*10-3 s Khi tổng hợp mạch vòng tôc độ theo tiêu chuẩn môdul tối ưu ta có: K .( K Φ ).Tc 1.23 * 1.7 * 2 Rω ( p ) = i = =2316 (27) Ru .K ω .2Τsω 2.6 * 0.062 * 2 * 5.6 * 10 −3 Ru 2.3 = =0.6765 (28) ( K Φ ).Tc 1.7 * 2 Khi tổng hợp mạch vòng tốc độ theo tiêu chuẩn môdul đối xứng ta có: 1+ 4Τsω . p Rω ( p ) = Ru .K ω .8.Τsω2 p (Khâu PI) K i .( K Φ ).Tc Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 9
  10. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** 1 + 4 * 5.6 *10 −3 * p 1 + 0.02 * p 1 Rω ( p) = = = + 2339 ⇒ −5 −5 2.3 * 0.062 * 8 * (5.6 *10 −3 ) 2 * p 0.855 *10 * p 0.855 *10 * p 1.23 *1.7 * 2 Mô phỏng hệ điều khiển tốc đọ khi dùng Simulink a) Bộ điều chỉnh tốc đọ tổng hợp theo tiêu chuẩn môdul đối xứng(PI) Sơ đồ mô phỏng tốc độ khi tổng hợp theo phương pháp môdul đối xứng sử dụng bộ điều chỉnh tương tự PI Trong đó Tốc độ đặt được khai báo: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 10
  11. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** PID được khai báo: Khi đó: U điều khiển: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 11
  12. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Dòng điện: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 12
  13. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Tốc độ Tốc độ 1: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 13
  14. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** b)Khi tổng hợp theo phương pháp modul tối ưu Trong đó tốc độ đặt được khai báo giống như trên. Khi đó: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 14
  15. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** U điều khiển: Dòng tải: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 15
  16. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Dòng điện: Tốc độ: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 16
  17. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Tốc độ 1: Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 17
  18. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** BÀI THÍ NGHIỆM 3:TỔNG HỢP MẠCH VÒNG VỊ TRÍ I.Tổng hợp mạch vòng vị trí: Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển vị trí: U id U id Uω ϕd ϕ Uω d 1 Ru 1 1 Rϕ Rω ( K Φ ).Tc p Ki Jp 1 + 2Tsi p ( −) ( −) Kω 1 + Tω p Kϕ 1 + Tϕ p ω( p ) 1 1 = . : Khi tổng hợp mạch vòng tốc độ theo tiêu chuẩn môdul tối ưu ωd ( p ) 1 + 2Tsω p + 2Tsω p K ω 2 ω( p ) 1 1 = . : Khi tổng hợp mạch vòng tốc độ theo tiêu chuẩn ωd ( p ) 1 + 4Tsω p + 8Tsω p + 8Tsω p K .ω 22 33 môdul đối xứng Ta có sơ đồ cấu trúc như sau : Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 18
  19. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** ω( p) ϕd 1 1 = . ϕ ω d ( p) 1 + 2Tsω p + 2Tsω 2 p K ω Kr Rϕ ω( p) 1 1 p = . ω d ( p) 1 + 4Tsω p + 8Tsω 2 p 2 + 8Tsω 3 p 3 K .ω (-) Kϕ 1 + Tϕ p 1 Trong đó K r = : Hệ số khuyêch đại của bộ truyền lực i Τsω = Tω + 2Tsi = Tsω + 2( Tdk + Tv + Ti ) Tổng hợp mạch vòng vị trí cũng tương tự như tổng hợp mạch vòng tốc độ, ta dùng tiêu chuẩn tối ưu môdul và hàm truyến đạt của mạch vòng tốc độ lấy là khâu bậc 2 bỏ qua các khâu bậc cao.Vậy : ω( p ) 1 1 = . : Khi tổng hợp theo tiêu chuẩn môdul tối ưu ωd ( p ) 1 + 2Tsω p K ω ω( p ) 1 1 = . : Khi tổng hợp theo tiêu chuẩn môdul đối xứng ωd ( p ) 1 + 4Tsω p K .ω 1)Nếu tổng hợp mạch vòng tôc độ theo tieu chuẩn môdul tối ưu ta cos hàm truyền của đối tượng K r .K ϕ / K .ω Sοϕ = (1 + 2Tsω p ).P.(1 + pTϕ ) Áp dụng tiêu chuẩn môdul tối ưu ta có: ω Uω Uω Rϕ Sϕ Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 19
  20. BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ***$$$*** Hình 6 1 Rω ( p ) = K r .K ϕ 1 + τp .2τp K ω .(1 + 2Tsω p ) 1 + Tϕ Rϕ ( p ) = K ϕ + K D . p Kω K ω .Tsω Kϕ = KD = K r .K ϕ .2Tϕ K r .K ϕ .Tϕ Chọn τ = Tϕ ta có : Rϕ ( p ) = K ϕ + K D . p Kω K ω .Tsω Kϕ = và K D = Với : K r .K ϕ .2Tϕ K r .K ϕ .Tϕ Rϕ là khâu tỉ lệ đạo hàm PD 2)Khi tổng hợp mạch vòng tốc độ dùng tiêu chuẩn tối ưu đối xứng ta có hàm truyền của đối tượng K r .K ϕ / K .ω Sοϕ = .Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu môdul ta có: (1 + 4Tsω p ).P.(1 + pTϕ ) Chọn τ = Tsω ta có : Kω Kϕ = .(1 + 4Tsω p ) .Đây là khâu tỷ lệ đạo hàm K r .K ϕ .2Tϕ II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ TRUYẾN ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ MỘT CHIỀUVÀ MÔ PHỎNG TRÊN MÁY TÍNH BẰNG PHẦN MẾM MATLAB Ta có : l = ϕ.r = 2π.n.r : Chiều dài quãng đường cần di chuyển = 100 (m) r : Bán kính trục truyền tải cuối cùng = 0.32 (cm) Tϕ : Hằng số thời gian bộ cảm biến vi trí = 0.3 (s) 1 100 n= = = 497 (vòng) 2πr 2Π * 0.32 *10 −2 1 ϕ = = 2π n = 2 Π *497=994 Π (rad) r Tín hiệu xác định vị trí đặt phải xấp xỉ tín hiệu phản hòi tức là: 10 ⇒ Kϕ = ϕK ϕ = U ϕd =3.2*10-3 994Π K r : Hệ số khuyếch đại của bọ truyền lực Sinh viªn: Vò Thµnh Lu©n 4/21/2011 Líp : §TT – 47§H1 Trang: 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản