Download miễn phí Xây dựng hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập hai mạch vòng điều chỉnh tốc độ và dòng điện
LỜI MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU . 2
1.1. Cấu tạo động cơ điện một chiều kích từ độc lập . 2
1.2. Nguyên lý hoạt động . 4
1.3. Đặc tính cơ động cơ điện một chiều . 5
1.4. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều . 11
1.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng . 11
1.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông . 13
1.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng . 14
CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN
MỘT CHIỀU . 17
2.1. Cấu trúc hệ truyền động điện . 17
2.2. Mô hình toán hệ thống . 19
2.2.1. Mô hình toán động cơ điện một chiều . 19
2.2.2. Mô hình toán bộ chỉnh lưu . 22
2.3. Tổng hợp mạch vòng dòng điện . 24
2.4. Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ . 25
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
MỘT CHIỀU . 27
3.1. Mở đầu . 27
3.2. Chọn động cơ . 28
3.3. Xây dựng khối điều khiển PI . 29
3.3.1. Bộ điều khiển PI . 29
3.3.2. Lựa chọn thông số bộ PI ở vòng điều chỉnh dòng . 30
3.3.3. Lựa chọn thông số bộ PI ở vòng điều chỉnh tốc độ . 30
45
3.4. Xây dựng bộ chỉnh lưu . 31
3.4.1. Chọn bộ chỉnh lưu . 31
3.4.2. Thiết kế mạch phát xung mở Tiristor . 33
3.5. Thiết kế mạch đo tốc độ . 36
3.6. Thiết kế mạch đo dòng điện . 37
3.8. Kết quả đo lường . 41
KẾT LUẬN . 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 43
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
®éng theo tèc ®é quay n (vßng/phót) th×:E• =Ke n
Vµ =
60
2 n
=
55,9
n
V× vËy E• =
a
PN
60
n
Ke =
a
PN
60
: HÖ sè søc ®iÖn ®éng cña ®éng c¬
Ke =
55,9
k
0,105K
Tõ ph•¬ng tr×nh (*)vµ (**) ta cã:
=
ΦK
Uu
-
Φ
+
K
RR fu I• (***)
BiÓu thøc (***) lµ ph•¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬.
MÆt kh¸c m«men ®iÖn tõ M®t cña ®éng c¬ ®•îc x¸c ®Þnh bëi :
Mđt = K I•
Suy ra :
I• =
ΦK
M dt
Thay gi¸ trÞ I• vµo (***) ta ®•îc ph•¬ng tr×nh :
7
=
ΦK
Uu
-
2)( Φ
+
K
RR fu
Mđt (****)
NÕu chóng ta bá qua tæn thÊt c¬ vµ tæn thÊt thÐp th× m«men c¬ trªn trôc
®éng c¬ b»ng víi m«men ®iÖn tõ, ta ký hiÖu M. NghÜa lµ M®t = Mc¬ = M.
Ph•¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp :
=
ΦK
Uu
-
Φ
+
K
RR fu M
Gi¶ sö r»ng phÇn øng cña ®éng c¬ d•îc bï ®ñ,tõ th«ng =const, th×
ph•¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn(***) vµ ph•¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ (****) lµ tuyÕn
tÝnh.Khi ®ã då thÞ cña chóng ®•îc biÓu diÔn trªn h×nh vÏ lµ nh÷ng ®•êng
th¼ng.
a. §Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiªu kÝch tõ ®éc lËp.
8
b.§Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.
Theo ®å thÞ trªn khi I• = 0 hoÆc M = 0 ta cã:
=
ΦK
Uu
= 0 (1.1)
Khi ®ã th× 0 ®•îc lµ tèc ®é kh«ng t¶i lý t•ëng cña ®éng c¬. Cßn khi =
0 ta cã tõ ph•¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ vµ ph•¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬
cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp.Ta cã:
I• =
fR
U
+uR
= Inm (1.2)
M = K Inm (1.3)
Vµ Inm, Mnm ®•îc gäi lµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch vµ momen ng¾n m¹ch cña
®éng c¬.
Qua ®å thÞ ®•êng ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn, ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ mét chiÒu ta
thÊy ®å thÞ lµ ®•êng th¼ng. Nªn ph•¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng :
=
ΦK
Uu
-
2)( Φ
+
K
RR fu
M (1.4)
9
lµ hµm bËc nhÊt y = Ax +B, nªn ®•êng biÓu diÔn trªn hÖ to¹ ®é M0 lµ
mét ®•êng th¼ng víi ®é dèc am.§•êng ®Æc tÝnh c¬ c¾t trôc tung o t¹i ®iÓm
cã tung ®é:
=
ΦK
U
(1.5)
Tèc dé ®éng c¬ 0 lµ tèc ®é øng víi Mc = 0 nghÜa lµ khi kh«ng cã lùc c¶n
nµo c¶ .§ã lµ tèc ®é lín nhÊt cña ®éng c¬ mµ kh«ng thÓ ®¹t ®•îc æ chÕ ®é
®éng c¬ v× kh«ng bao giê x¶y ra ®•îc tr•êng hîp Mc = 0 (do lùc ma s¸t lu«n
lu«n tån tai khi ®éng c¬ quay)V× vËy nh• ta ®· nãi ë trªn 0 ®•îc gäi lµ tèc ®é
kh«ng t¶i lý t•ëng cña ®éng c¬.
Khi mµ toµn bé c¸c th«ng sè ®iÖn cña ®éng c¬ lµ ®Þnh møc nh• thiÕt kÕ vµ
kh«ng m¾c thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch ®éng c¬ th× R• = R• vµ ph•¬ng tr×nh
®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®•îc viÕt lµ:
=
ΦK
Uu -
2
Σ
)( ΦK
Ru M (1.6)
Th× khi nµy ®•êng ®Æc tÝnh c¬ lóc nµy ®•îc gäi lµ ®•êng ®Æc tÝnh c¬ tù
nhiªn vµ ®•êng ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn ®•îc biÓu diÔn nh• h×nh vÏ:
10
- Víi ®•êng ®Æc tÝnh c¬ nh• vËy.khi mµ phô t¶i cña ®éng c¬ t¨ng dÇn tõ
Mc = 0 ®Õn Mc= M®m ( Mc = M®m – 0) th× tèc ®é ®éng c¬ sÏ gi¶m dÇn tõ
xuèng ®m ( = 0 - ®m).Khi ®ã ®iÓm A( ®m , M®m) gäi lµ ®iÓm lµm viÖc
®Þnh møc cña ®éng c¬.
Ph•¬ng tr×nh :
=
ΦK
Uu
-
2
Σ
)( ΦK
Ru
M (1.7)
Vµ :
=
dmΦK
U u
-
2)Φ(K
Ru
M (1.8)
Cã thÓ viÕt d•íi d¹ng = 0 - víi ®é sôt dèc tû lÖ víi m«men t¶i:
M =
2
Σ
)( ΦK
Ru
M (1.9) Chóng
ta cã thÓ thÊy râ r»ng ®•êng ®Æc tÝnh c¬ cã thÓ vÏ ®•îc nhê vµo hai ®iÓm 0 vµ
A.Còng cã thÓ kÕt hîp mét trong hai ®iÓm ®ã víi mét ®iÓm thø ba lµ ®iÓm c¾t
cña ®•êng ®Æc tÝnh c¬ víi trôc hoµnh OM. §iÓm nµy cã tung ®é = 0 vµ
hoµnh ®é ®•îc suy ra tõ ph•¬ng tr×nh( *) :
11
M = Mnm = K ®m
u
dm
R
U = K ®m Inm (1.10)
Trong ®ã :
Inm=
u
dm
R
U (1.11)
Mnm, Inm lµ gi¸ trÞ m«men lín nhÊt vµ dßng ®iÖn lín nhÊt cña ®éng c¬ khi
®•îc cÊp ®iÖn ®Çy ®ñ mµ tèc ®é b»ng kh«ng.Tr•êng hîp nµy x¶y ra khi b¾t
®Çu më m¸y, vµ khi ®éng c¬ ®ang ch¹y mµ bÞ dõng l¹i v× kÑt hoÆc t¶i qu¸ lín
kh«ng kÐo ®•îc. Vµ dßng ®iÖn Inm nµy lín vµ th•êng b»ng Inm = ( 10 20 )I®m.
Nã cã thÓ g©y ch¸y háng ®éng c¬ nÕu hiÖn t•îng nµy kÐo dµi. ChÝnh v×
nguyªn nh©n nµy ®Ó ®¶m b¶o tuæi thä cña ®éng c¬, ®ång thêi b¶o vÖ ®éng
c¬.Nªn khi më m¸y chóng ta ph¶i thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch rotor ®Ó h¹n
chÕ dßng ®iÖn më m¸y vµ khi ®éng c¬ ®ang ch¹y mµ bÞ sù cè dõng ®ét ngét
th× cÇn ph¶i c¾t ®iÖn cÊp cho ®éng c¬ ngay.
1.4. Các phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
1.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng
I•
Ikt
U = var
§
+ -
+ -
+
+ -
-
Hình 1.5 : Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng
12
Gi¶ sö tõ th«ng = ®m = const ®iÖn trë phÇn øng R• = const. Khi
chóng thay ®æi ®iÖn ¸p theo h•íng gi¶m so víi U®m.V× ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn
øng kh«ng thÓ thay ®æi v•ît qua gi¸ trÞ ®Þnh møc.Trong tr•êng hîp nµy, dé
dèc (hay ®é cøng) cña ®Æc tÝnh c¬ kh«ng thay ®æi.
= -
uR
K 2)Φ( = const
Cßn tèc ®é kh«ng t¶i lý t•ëng o thay ®æi tû lÖ thuËn víi ®iÖn ¸p cÊp
cho ®éng c¬:
var
Φ
ω0 ==
dmK
U
Nh• vËy khi thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng,ta ®•îc mét hä ®•êng
®Æc tÝnh c¬ song song víi ®•êng ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn (TN) vµ thÊp h¬n ®•êng
®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn.C¸c ®•êng ®Æc tÝnh c¬ nµy gäi lµ c¸c ®•êng ®Æc tÝnh c¬
nh©n t¹o.
Hình 1.6 : Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi
giảm điện áp phần ứng
Chóng ta cã thÓ nhËn thÊy r»ng khi thay ®æi ®iÖn ¸p ( gi¶m ¸p ) th×
m«men ng¾n m¹ch, dßng ®iÖn nh¾n m¹ch cña ®éng c¬ gi¶m vµ tèc ®é ®éng
c¬ còng gi¶m øng víi mét phô t¶i nhÊt ®Þnh. Do ®ã ph•¬ng ph¸p nµy còng
13
®•îc sö dông ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn khi khëi
®éng.
1.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
Gi¶ thiÕt ®iÖn ¸p phÇn øng U• = U®m = const. §iÖn trë phÇn øng R• =
const. §Ó thay ®æi dßng kÝch tõ Ikt nhê biÕn trë Rkt m¾c ë cuén c¶m. Trong
tr•êng hîp nµy tèc ®é kh«ng t¶i lý t•ëng vµ ®é dèc ®Æc tÝnh c¬ ®Òu thay ®æi.
+ Tèc ®é kh«ng t¶i lý t•ëng
varox =Φ
=
x
dm
K
U
ω
+ §é cøng ®Æc tÝnh c¬ :
var
)Φ(
β
2
x
==
uR
K
Do cÊu t¹o cña ®éng c¬ ®iÖn, thùc tÕ th•êng ®iÒu chØnh gi¶m tõ
th«ng. Nªn khi tõ th«ng gi¶m th× ox t¨ng cßn gi¶m. Ta cã mét hä ®Æc tÝnh
c¬ víi ox t¨ng dÇn vµ ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ gi¶m dÇn khi gi¶m tõ th«ng.
14
Ta nhËn thÊy r»ng khi thay ®æi tõ th«ng :
Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch : const
R
U
I
u
dm
nm ==
Momen ng¾n m¹ch : Mnm = K ®m Inm = Var
1.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch phần ứng
15
Gi¶ thiÕt U• = U®m = const vµ = ®m =const
§Ó thay ®æi ®iÖn trë m¹ch phÇn øng ta nèi thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch
phÇn øng.Trong tr•êng hîp nµy téc ®é kh«ng t¶i lý t•ëng
=
dm
dm
K
U
Φ
= const
Cßn ®é dèc (hay ®é cøng) sÏ thay ®æi theo tû lÖ thuËn theo ®iÖn trë tæng
céng phÇn øng :
= -
2)( Φ
Σ
K
Ru = var
Nh• vËy khi t¨ng ®iÖn trë phô Rf trong m¹ch phÇn øng ta ®•îc mét hä
®•êng ®Æc tÝnh nh©n t¹o cïng ®i qua ®iÓm O (0,0).
Hình 1.8 : Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi
thay đổi điện trở mạch phần ứng
Khi t¨ng Rf lín, cµng nhá nghÜa lµ ®•êng ®Æc tÝnh c¬ cµng
dèc. ¦ng víi gi¸ trÞ Rf = 0 ta cã ®•êng ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn
=
fu
dm
RR
K
+
2)Φ( = var
16
Khi Rf = 0 suy ra :
u
dm
TN R
K 2)Φ(
=β
(1.12)
Tõ ®ã suy ra TN cã gi¸ trÞ lín nhÊt nªn ®Æc tÝnh c¬ tù nhiªn cã ®é cøng
h¬n tÊt c¶ c¸c ®•íng ®Æc tÝnh cã ®iÖn trë phô.
Tãm l¹i khi t...