khảo sát mô hình máy điện một chiều trên phần mềm matlab

Chng 1. Khỏi quỏt chung
Để có thể hiểu sâu hơn về hệ thống động cơ điện một chiều ta phải
đi sâu nghiên cứu về cấu tạo cũng nh các chế độ làm việc của động cơ điện
một chiều hay các đặc tính cơ và ứng dụng cụ thể của nó trong hệ thống máy
phát động cơ của máy bào giờng.
Điều đó phải đợc thực hiện thông qua mô hình toán học và đợc viết
và mô phỏng trên phần mềm ứng dụng matlab, bây giờ ta đi nghiên cứu và tìm
hiểu sâu về hệ thống động cơ này.
1.1.Giản đồ kết cấu của động cơ điện một chiều :
Phần ứng đợc biểu diển bởi vòng tròn bên trong có sức điện động E,
ở phần stato có thể có vài dây quấn kích từ : dây quấn kích từ độc lập ckđ, dây
quấn kích từ nối tiếp ckn, dây quấn cực từ phụ cf và dây quấn bù cb. hệ thống
các phơng trình mô tả động cơ một chiều là phi tuyến, trong đó các đại lợng
đầu vào (tín hiệu điều khiển) thờng là điện áp phần ứng u, điện áp kích thích
u
k
, tín hiệu ra thờng là tốc độ góc của động cơ , mô men quay m, dòng điện
phần ứng i, hoặc trong một số trờng hợp là vị trí của rôto là . mô men tải m
c
là mô men do cơ cấu làm việc truyền về trục động cơ, mô men tải nhiễu loạn
quan trọng nhất của hệ truyền điện tự động.
các phơng trình phản ứng phần ứng trong động cơ điện một chiều :
trong đó :
ufuuu
IRREU ).( ++=
u
u
: điện áp phần ứng
1
e
u

: suất điện động phần ứng
r
u
: điện trở mạch phần ứng
r
f
: điện trở phụ trong mạch phần ứng

ctbcfuu
rrrrR +++=
trong đó :

:
u
r
điện trở cuộn dây phần ứng

:
cf
r
điện trở cực từ phụ

:
b
r
điện trỏ cuộn bù

:
ct
r

điện trở tiếp xúc chổi điện




a
Np
KE
u
2
.

==
p: số đôi cực từ chính
n : số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng
: từ thông kích từ dới một cực từ
: tốc độ góc

a
Np
K
2
.

=
: hệ số cấu tạo của động cơ

nKE
eu
=

n : tốc độ ro to

55,960
2 nn
==



55,9
K
K
e
=
+>Phơng trình đặc tính cơ điện :

u
fu
u
I
K
RR
K
U


+
=
+>Phơng trình đặc tính cơ :
2

M
K
RR
K
U
fu
u
2
)(



+
=
trong đó :


K
M
I
dt
u
=

và :
dm
dm
dmu
I
U

R ).1.(5,0

=

1.2.đặc tính cơ của động cơ điện một chiều trong các trạng thái hãm
:
+>Đặc tính cơ của động cơ điên một chiều :
1.2.1trạng thái hãm tái sinh:
Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ
không tải lý tởng. khi hãm tái sinh e
u
> u
u
, động cơ làm việc nh một máy phát
điện song song với lới. so với chế độ động cơ, dòng điện và mô men hãm đổi
chiều và đợc xác định theo biểu thức :

0
0
<

=

=
R
KK
R
EU
I
uu

h


0
<=
hh
IKM

trị số hãm lớn dần lên cho đến khi cân bằng với mô men phụ tải của cơ
cấu sản xuất thì hệ thống làm việc với tốc độ
0

>
od
.
3
+ Vì sơ đồ đấu dây của mạch động cơ vẫn không thay đổi nên phơng
trình đặc tính cơ của nó vẫn là :

M
K
RR
K
U
fu
u
2
)(

+
=

đờng đặc tính cơ ở trạng thái hãm tái sinh nằm trong góc phần t thứ 2 và
thứ t của mặt phẳng toạ độ.
trong trạng thái hãm tái sinh, dòng điện hãm đổi chiều và công suất đợc
đa trả về lới điện có giá trị p=(e-u).i
đây là phơng pháp hãm kinh tế nhất vì động cơ sinh ra điện năng hữu
ích.
1.2.2 Trạng thái hãm ngợc :
Trạng thái hãm ngợc của động cơ xảy ra khi phần ứng dới tác dụng
của động năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do mo men thế
năng quay ngợc chiều với mo men điện từ của động cơ. mô men sinh ra bởi
động cơ, khi đó chống lại sự chuyển động của cơ cấu sản xuất.
có hai trờng hợp hãm ngợc :
+) trờng hợp 1 : đa điện trở phụ vào mạch phần ứng.
giả sử động cơ đang làm việc nâng tải với tốc độ xác lập ứng với điểm a.
ta đa một điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng, động cơ sẽ chuyển sang làm
việc ở điểm b trên dặc tính biến trở.
Tải điểm b do mômen của động cơ sinh ra nhỏ hơn mômen cản nên
động cơ giảm tốc độ nhng tải vẫn theo chiều nâng lên. đến điểm c, tốc độ bằng
4
0 nhng vì mômen của động cơ nhỏ hơn mômen tải nên dới tác động của tải
trọng, động cơ quay theo chiều ngợc lại. tải trọng đợc hạ xuống với tốc độ tăng
dần. đến điểm d mômen của động cơ cân bằng với mômen cản nên hệ ổn định
với tốc độ hạ không đổi
ođ
, cd là đoạn đặc tính hãm ngợc, khi hãm ngợc vì tốc
độ đổi chiều, sức điện động đổi dấu nên:

fufu
uu
h
RR
KU
RR
EU
I
.

+
=
+
+
=


hh
IKM

=

Nh vậy ở đặc tính hãm ngợc sức điện động tác dụng cùng chiều với
điện áp lới. động cơ làm việc nh một máy phát nối tiêp với lới điện biến năng
nhận từ lới và cơ năng trên trục thành nhiệt năng đốt nóng điện trở tổng của
mạch phần ứng vì vậy gây tổn thất năng lợng lớn.
vì sơ đồ đấu dây của động cơ không thay đổi, nên phơng trình đặc
tính cơ là phơng trình đặc tính biến trở.
+) Trờng hợp 2 : đảo chiều điện áp phần ứng.

Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm a trên đặc tính tự nhiên với tải
m
c
, ta đổi chiều điện áp phần ứng và đa thêm điện trở phụ vào mạch. động cơ
chuyển sang làm việc ở điểm b trên đặc tính biến trở. tại b mômen đổi chiều
chống lại chiều quay của động cơ nên tốc độ giảm theo đoạn bc. tại c tốc độ
bằng không, nếu ta cắt điện áp phần ứng khỏi điện áp nguồn thì động cơ sẽ
dừng lại, còn nếu vẫn giữ điện áp nguồn đặt vào động cơ và tại điểm c mômen
5
động cơ lớn hơn mômen cản m
c
thì động cơ sẽ quay ngợc lại và làm việc ổn
định tại điểm d.đoạn bc là đặc tính hãm ngợc và dòng điện hãm ngợc đợc tính :

fu
uu
fu
uu
h
RR
EU
RR
EU
I
+
+
=
+

=

hh
IKM

=

Dòng điện i
h
có chiều ngợc với chiều làm việc ban đầu và dòng điện
hãm này có thể khá lớn ; do đó điện trở phụ đa vào phải có giá trị đủ lớn hạn
chế dòng điện hãm ban đầu i
hđ
trong phạm vi cho phép :
dmh
II )5,22(
ữ
và phơng trình đặc tính cơ có dạng :

M
K
RR
K
U
fu
u
2
)(


+

=
1.2.3. Trạng thái hãm động năng :
Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc nh một máy phát mà
năng lợng cơ học của động cơ đã tích luỹ đợc trong quá trình làm việc trớc đó
biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dới dạng nhiệt.
- Hãm động năng kích từ độc lập :
khi động cơ đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc lập
ta cắt phần ứng động cơ khỏi lới điện một chiều, và đống vào một điện trở
hãm, còn mạch kích từ vẫn nối với nguồn nh cũ.
Tại thời điểm ban đầu, tốc độ động cơ vẫn có giá trị
hđ
nên :

hdhd
KE

=
6
và dòng điện hãm ban đầu :

fu
hd
fu
hd
hd
RR
K
RR

E
I
+

=
+

=

Tơng ứng có mômen hãm ban đầu :

0
<=
hdhd
IKM

từ hai biểu thức trên chứng tỏ dòng i
hd
và m
hd
ngợc chiều với tốc độ ban
đầu của động cơ khi hãm động năng u
u
= 0 nên ta có các phơng trình đặc tính
sau:

u
fu
I
K

RR


+
=

M
K
RR
fu
2
)(


+
=
đây là các phơng trình đặc tính cơ điện và đặc tính cơ khi hãm động
năng kích từ độc lập.
Khi = cosnt thì độ tính của đặc tính cơ hãm phụ thuộc r
h
, khi r
h
càng nhỏ thì phụ thuộc đặc tính cơ càng cứng, mômen hãm càng lớn, hãm càng
nhanh
Tuy nhiên cần chọn r
h
sao cho dòng hãm ban đầu nằm trong giới hạn
cho phép : i
hđ

(2ữ2,5)i
đm
Trên đồ thị hãm đặc tính cơ hãm động năng ta thấy rằng với mômen
cản m
c
là phản kháng thì động cơ sẽ dừng hẳn đặc tính hãm động năng là đoạn
7
b
1
o hoặc đoạn b
2
o. với mômen cản m
c
là thế năng thi dới tác động của sẽ kéo
động cơ quay theo chiều ngợc lại đến làm việc ổn định tại điểm m = m
c
. đoạn
b
1
c
1
hoặc b
2
c
2
cũng là đặc tính hãm động năng. khi hãm động năng kích từ độc
lập, năng lợng chủ yếu đợc tạo ra do động năng của động cơ tích luỹ đợc nên
công suất tiêu tốn chỉ năm trong mạch kích từ :

dmktdm
PP )%51(
ữ=


phơng trình cân bằng công suất khi hãm động năng :

2
).(.
hhuhu
IRRIE
+=
- Hãm động năng tự kích :
nhợc điểm của hãm động năng kích từ độc lập là nếu mất điện lới
thì không thực hiện hãm đợc do cuộn dây kích từ vẫn phải nối với nguồn .
muốn khắc phục đợc nhợc điểm này ngời ta thờng sử dụng phơng pháp hãm
động năng tự kích từ.
hãm động năng tự kích xảy ra khi động cơ đang quay ta cắt cả phần
ứng lẫn cả cuộn kích từ khỏi lới điện đẻ đóng vào một điện trở hãm, chú ý
chiều dòng điện kích từ vẫn phải giữ không đổi .
ta có : i
u
= i
h
+i
kt

hkt
hkt
u

hkt
hkt
u
u
RR
RR
R
K
RR
RR
R
E
I
+
+

=
+
+

=


và các phơng trình đặc tính là :

u
hkt
hkt
u
u

I
K
RR
RR
R
.
.


+
+
=
8
và :

M
K
RR
RR
R
hkt
hkt
u
u
.
)(
.
2

+
+
=
trong quá trình hãm tốc độ giảm dần và do đó từ thông giảm dần và
là hàm số của tốc độ. vì vậy các đặc tính cơ khi giảm có dạng nh đờng đặc tính
không tải của máy phát điện tự kích và phi tuyến.
so với phơng pháp hãm ngợc, hãm động năng có hiệu quả kém hơn
khi chúng có cùng tốc độ ban đầu và cùng mômen cản mc. tuy nhiên hãm
động năng u việt hơn về mặt năng lợng dặc biệt là hãm động ănng tự kích vì
không tiêu thụ năng lợng từ lới nên phơng pháp hãm này có khả năng hãm khi
có sự cố mất điện lới.
1.3.hệ truyền động thyristor-động cơ (T-Đ)
hệ truyền động T-Đlà hệ truyền động động cơ điện một chiều kích
từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào
phần ứng hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ của động cơ thông
qua các bộ biến đổi chỉnh lu dùng thyristor.
9
M
Đ
U
đk
~
i
KĐ

M
~
U
đk
hình 1.1 sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động t-đ.

1.3.1.đặc tính cơ của hệ T-Đ
Trong hệ T-Đ, nguồn cấp cho phần ứng động cơ là bộ chỉnh lu
thyristor. dòng điện chỉnh lu cũng chính là dòng điện phần ứng động cơ.
chế độ làm việc của chỉnh lu phụ thuộc vào phơng thức điều khiển và các
tính chất của tải. trong truyền động điện, tải của chỉnh lu thờng là cuộn
kích từ (l-r) hoặc mạch phần ứng động cơ (l-r-e).
Phơng trình đặc tính cơ cho hệ t-đ ở chế độ dòng điện chỉnh lu liên
tục:
M
)k(
R
k
cosE
2
dm
dm
do




=
độ cứng của đặc tính cơ là
2
dm
R
k

=
trong đó r là tổng trở toàn
mạch phần ứng động cơ (gồm điện trở phần ứng động cơ r và điện trở các
phần tử trong mạch nối tiếp với phần ứng động cơ).
Tốc độ không tải lý tởng phụ thuộc vào góc điều khiển :
dm
do
o
k
cosE


=
.
Tuy nhiên, tốc độ không tải lý tởng này chỉ là giao điểm cảu trục
tung với đoạn thẳng của đặc tính cơ kéo dài.
thực tế, do có vùng dòng điện gián đoạn, tốc
độ không tải lý tởng của đặc tính là lớn hơn.
Họ đặc tính cơ của hệ thống trong trờng
hợp này nh trên hình 4-3 khi điều chỉnh ở
vùng dới tốc độ định mức. các đặc tính cơ của
10
hình 1.2 đặc tính cơ hệ t-đ.

M
0

hệ truyền động T-Đ mềm hơn hệ F-Đ vì có sụt áp do hiện tợng chuyển
mạch giữa các thyristor. góc điều khiển càng lớn thì điện áp đặt vào
phần ứng động cơ càng nhỏ. khi đó, đặc tính cơ hạ thấp và ứng với một
mômen cản m
c
, tốc độ động cơ sẽ giảm.
Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ: khi phụ tải nhỏ thì các đặc tính
cơ có độ dốc lớn (phần nằm trong vùng gạch chéo). đó là vùng dòng điện
gián đoạn. góc điều khiển càng lớn (khi điều chỉnh sâu) thì vùng dòng
điện gián đoạn càng rộng và việc điều chỉnh tốc độ gặp nhiều khó khăn
hơn.
Trong thực tế tính toán hệ T-Đ, ta chỉ cần xác định biên giới vùng
dòng điện gián đoạn, là đờng phân cách giữa hai vùng dòng điện liên tục
và gián đoạn. biên giới giữa vùng dòng điện gián đoạn và liên tục có dạng
đờng ellipse với các trục là các trục toạ độ của đặc tính cơ:
1)
p
cos
p
sinU
IL
()
p
sin
p
U
E
(
2
m2

e
2
m2
=




+


dễ dàng nhận thấy độ rộng của vùng dòng điện gián đoạn sẽ giảm
nếu ta tăng giá trị điện cảm l và tăng số pha chỉnh lu p. song khi tăng số
xung p thì mạch lực chỉnh lu cũng tăng độ phức tạp và cả mạch điều khiển
cũng phức tạp hơn. còn khi tăng trị số l sẽ dẫn tới làm xấu quá trình qúa
độ (tăng thời gian quá độ) và làm tăng trọng lợng, kích thớc của hệ thống.
biên giới này đợc mô tả bởi đờng cong nét đứt trên hình 1.2
1.3.2.đặc điểm hệ truyền động thyristor - động cơ :
Ưu điểm nổi bật nhất của hệ t-đ là độ tác động nhanh cao, không
gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại công
suất rất cao. điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động
điều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lợng các đặc tính tĩnh và các đặc
tính động của hệ thống. hệ thống t-đ có khả năng điều chỉnh trơn với
phạm vi điều chỉnh rộng. hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất
lớn.
Nhợc điểm chủ yêu của hệ t-đ là do các van bán dẫn có tính phi
tuyến, dạng điện áp chỉnh lu ra có biên độ đập mạch cao, gây tổn thất phụ
trong máy điện và ở các truyền động có công suất lớn còn làm xấu dạng
điện áp của nguồn và lới xoay chiều. hệ số công suất cos của hệ nói
chung là thấp nhất là khi điều chỉnh sâu.

11
Chơng 2 . Tổng hợp mạch vòng dòng điện
I, Hàm truyền của các phần tử
1,Hàm truyền của bộ chỉnh lu Thyristor
mW
T
u
pTpT
pW
e
V
Vdk


=


++
=
0
0
*
)1)(1(
1
)(1
2,Hàm truyền phần ứng động cơ
pTu
Ru
W
=

=
1
1
3,Hàm truyền của khâu đo dòng
12
pTi
Ki
W
+
=
1
Ti : điện
Nhận xét :đặc điểm của dòng Thời gian trễ
Tổng hợp mạch vòng dòng điện
tác động nhanh
Độ quá điều chỉnh nhỏ
do đó ta phải sử dụng tiêu chuẩn tối modul vì quá điều chỉnh nhỏ
Sơ đồ cấu trúc cơ bản :
1, Tổng hợp mạch vòng dòng điện khi bỏ qua E
-Bỏ qua E khi Tc >>T`
Sơ đồ cấu trúc :
-Coi quan hệ giữa tín hiệu điều khiển và điện áp ra là tuyến tính
constKbd
u
==



Hàm truyền hở của mạch vòng

R
I
R
1o
S
*

I
I
*
2o
S
Sensơ
R
I



ì
++
u
pTpT
vdk
)1).(1(
1
0
)1(
1
uu
pTR +

i
i
pT
K
+1
U
I
*
BBD
E
d
13
I

RupTipTupTvopTdk
KbdKi
Sop
)1)(1)(1)(1(
++++
=
Ta có
Tdk,Tvo,Ti << Tu
Đặt Ts=Tdk + Tvo + Ti
hàm truyền hệ hở
)1)(1( pTupTsRu
KbdKi
Sop
++
=
-áp dụng tiêu chuẩn modul để tổng hợp bộ điều khiển Ri

Ta có hàm truyền của tiêu chuẩn tối u modul
22
221
1
pp
Fmd


++
=
Ta có :
Ri = Fmd/So(1-Fmd)
[ ]
)221/(11)1)(1(/
)221/(1
2
2
pppTupTsRuKbdKi
pp
Ri




++++
++
=
=
)1(2*)1)(1(/
1

ppTupTsRuKbdKi
+++
Chọn
Ts=


=>
pTsKiKbd
RupTu
Ri
***2
)1(
+
=
Nhận Xét :Khâu Ri(p) là khâu tỉ lệ tích phân
2,Tổng hợp mạch vòng khi xét đến ảnh hởng đến sức điện động
Nhận xét :khi hằng số thời gian cơ học của hệ thống điện xấp xỉ
bằng hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng thì phải xét đến Eu tới
quá trình mạch vòng dòng điện
Ta có sơ đồ :
14
Nhận xét :trong trờng hợp này mạch cần biến đổi để đa về dạng đơn
giản với đầu ra thành phần dòng điện của phần ứng động cơ không chịu
ảnh hởng trực tiếp của E
Ta có
2
)(

=
k
JRu
Tc
Hàm truyền hệ hở
RuTcTuppTcpTipTvopTdk
pTcKiKbd
So
*)1)(1)(1)(1(
***
2
+++++
=
Tc>Tu>>Tdk,Tvo,Ti
Đặt Ts=Tdk+Tvo+Ti
2
c
T
> TcTu
R
I
)1).(1(
0vdk
bd
pTpT
K
++
)1(
1
uu

pTR +
i
i
pT
K
+1
U
I
*

K
Jp
1

K
E
u
-
M
c
R
I
)1).(1(
0vdk
bd
pTpT
K
++
2
1 PTTpT

R
PT
ucc
u
c
++
i
i
pT
K
+1
U
I
*
i
U
15
=>
TcTuppTc
2
1 ++
=
)1)(1(
21
pTpT
++
RupTpTpTs
TcKiKbd
So
)1)(1)(1(

**
21
+++
=
Ta phải khử T1,T2
Theo tiêu chuẩn tối u modul để tổng hợp bộ điều khiển
Ta có hàm truyền của tiêu chuẩn tối u modul
22
221
1
pp
Fmd


++
=
Ta có :
)1(2*
1
ppSo
Ri


+
=
Thay So vào ta có :
pTsTcKiKbd
RupTpT
Ri
****2

)1)(1(
21
++
=
Nhận xét:Khi xét đến ảnh hởng của sức điện động thì bộ điều
khiển gồm 2 khâu PI mắc nối tiếp .Trong thực tế ngời ta không dụng ,mà
ngời ta coi sức điện động là nhiễu và bù sức điện động(lý luận để hệ bất
biến đối với nhiễu)
R
I
( )
SiSi
uu
KT
PTR
2
1+
)1).(1(
uSi
Si
pTpT
K
++
U
id
I
U
d
k
16

Kcl
pTsi
Wb
pTsi
Kcl
Wb
TvoTdkTsi
+
==>
=
+
+=
1
1
1
*
3,ThiÕt kÕ Ri trong m¹ch vßng ®iÖn gi¸n ®o¹n
Tsi=Tdk+Tvo
Hµm truyÒn hÖ hë
)1)(1(
***
)(
*
pTcpTsiRu
pTcKiKcl
pSoi
++
=
Víi Tsi = T’si+Ti
Tc >> Tu >> Tsi

=>
pTcpTc
1
1
1
≈
+
R
I
Si
u
pT
K
'
1+
)1(
1
uu
pTR +
i
i
pT
K
+1
U
i®
φ
K
Jp
1

φ
K
E
#
-
M
c
W
b
R
I
*
pT
K
Si
CL
'
1+
(1 )
c
u c
T p
R T p+
U
id
I
I
d
U
®k

i
i
pT
K
+1
-E
17
=>
pTc
UdkKsi
pTsiRu
KiKcl
+
=
+
1
1
)(
)1(
*
§Æt
*
( )
dk
U
Kcl Ki
Ksi
Ru
=
Theo tiªu chuÈn tèi u modul ta cã

siSi
ip
pTUdkK
R
)(2
1
*
=
NhËn xÐt :
*
)(Udksi
K
biÕn thiªn =>x©y dùng bé ®iÒu khiÓn thÝch nghi
*ThÝch nghi víi tõng dßng ®iÖn
Thùc hiÖn m¹ch tÝch hîp b»ng hai ph¬ng ph¸p:
+Thay ®æi cÊu tróc
+Thay ®æi hÖ sè khuyÕch ®¹i
• thay ®æi cÊu tróc
- M¹ch tÝch hîp
P
PI
Logic U
i
U
dk
U
id
18
RP
3

2
1
84
3
2
1
84
R1
R2
R3
R4
R0
C1
C2
Uid
Ui
L
U0
ThuyÕt minh :
+ Khi U
0

≠
0
L=1 => R
p
=
∞
=> tô tham gia vµo m¹ch
 F

1
=PD = R
1
/R
0
+PR
2
C
1

 F
2
= I=1/PR
3
C
2
F
R
= F
1
F
2
=PI
+Khi U
0
= 0
L=0 ,Rp=0 Tô C1 bÞ lo¹i ra ngoµi
F
R
=I

*XÐt hÖ sè khuyÕch ®¹i
19
Utb = U
1
*T
3
/T +
∆
U *2R
2
/R
0
*(T
1
-T
3
)/T +
∆
U *R
1
/R
0
*(T-T
1
)/T
Thay T-T1=T2 bá qua T3
Utb =
∆
U *2R
2

/R
0
*T
1
/T +
∆
U *R
1
/R
0
*(T-T
1
)/T =
2 1 1 1 1
0 0 0
1 2 1 1
0 0
2
2
R T R R T
U
R T R R T
R R R T
U
R R T
 
∆ + −
 
 
 

−
= ∆ +
 
 
=
∆
UK
R
(E ,Udk)
§Æc tÝnh hÖ sè khuyÕch ®¹i trong ®k thÝch nghi
PD
Uo
U1
D
T
1
/T
G§
LT
20
R
1
/R
0
2R
2
/R
0
Hệ số khuyếch đại của bộ điều khiển thích nghi trong chế độ gián
đoạn đc giảm khi độ rộng xung dòng tăng lên

*Điều khiển phi tuyến
ứng dụng lý thuyết hệ bất biến có thể giảI pháp đơn giản hơn cho
mạch điều khiển dòng thích nghi có sơ đồ nh sau
4
id
F Kn U
=
Chơng3. Tính toán và mô phỏng
I,Tính toán
1,Cho thông số động cơ
-Công suất định mức
KWPdm 5,1=
-Điện áo định mức phần ứng
Udm
= 220v
-Tốc độ quay định mức n
dm
= 1500 v/p
-Hiệu suất danh định của động cơ
dm

=90%
-Điện cảm phần ứng L=0,2H
-Hằng số thời gian máy biến dòng T
i
= 0.002 s
-Hằng số thời gian bộ chỉnh lu T
v
=0.0025 s
-Hằng số thời gian mạch điều khiển bộ chỉng lu T

dk
=0.0001 s
-Hằng số thời gian máy phát tốc T

= 0.001 s
Các phơng trình phần ứng trong động cơ điện một chiều
F
S0
Ri
21
U =E

+ (R +R
f
)I
U :điện áp phầ ứng
E :Suất điện động phần ứng
R :Điện trở mạch phần ứng
R
f
:Điện trở phụ mạch phần ứng
I :Dòng điện mạch phần ứng
R = r+r
cf
+r
b
+r
ct
r :Điện trở cuộn dây phần ứng
r

cf
:Điện trở cực phụ
r
b
Điện trở cuộn bù
r
ct
: Điện trở tiếp xúc chổi than
E= k


=


a
pN
2

:từ thông kích từ dới một cực từ

:Tốc độ góc
k : Hệ số cấu tạo động cơ
E=k
e

n
n :Tốc độ roto


55.960

2 nn
==



)/(157
55.9
1500
srad==

k
e
= k/9.55 = 0.105k
Phơng trình đặc tính cơ điện :

u
fu
u
I
K
RR
K
U


+
=
Phơng trình đặc tính cơ điện :

M

K
RR
K
U
fu
u
2
)(



+
=
Trong đó :


K
M
I
dt
u
=
Tính mô men định mức :
22

dmdmdm
MP

.=
=>

Nm
P
M
dm
dm
dm
55.9
157
1500
===

=>
)(82.6
220
1500
A
U
P
I
dm
dm
dm
===
=>
4,1
82.6
55.9
===
dm
dm

I
M
K

Tính gần đúng R
u
theo công thức :

=== 16
82.6
220
)9.01(5.0)1(5.0
dm
dm
dmu
I
U
R


HLLLL
udkbu
2.0=++=
=>
s
R
L
T
u
u

u
125.0
6.1
2.0
===
Ta có : U
d
= K
bd
U
dk
Chọn U
dk
=10 v ta có K
bd
=22
Trong trờng hợp bỏ qua suất điện động
Ts=Tdk+Tvo+Ti = 0.0001+0.0025+0.002=0.0046 s
Chọn U
I
*
= 7
7
1.02
6.82
i
K = =
(1 0.125 )1.6
2*22*1.02* 0.0046
I

s
R
s
+
=
(1.6 0.2 )
0.2
I
s
R
s
+
=
Ta có sơ đồ sau:


Kết quả:
23
*Trêng hîp kh«ng bá qua søc ®iÖn ®éng
2 2
2.45*1.6
2
( ) 1.4
u
c
JR
T s
k
φ
= = =

24
(1 0.54 )(1 7.5 )
0.258
I
s s
R
s
+ +
=
25