đồ án điện cơ_ thiết kế hệ truyền động cho cầu trục 90 tấn.mô phỏng đặc tính động, tĩnh trên matlab

Đồ án tổng hợp hệ điện cơ

TổNG HợP Hệ ĐIệN CƠ
(Đề số 9)
"Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục"

Trọng lợng xe cầu 1.1[Tấn]
Tải trọng định mức 90[Tấn]
Tốc độ di chuyển 0.06->0.6 [m/s]
Lực cản chuyển động khi tải định mức 5800 [N]
Lực cản chuyển động khi không tải 3000 [N]
Hiệu suất cơ cấu 0.8
Tỉ số truyền 16
Đờng kính bánh xe cầu 0.34 [m]

Nêu các yêu cầu về công nghệ và truyền động
Chọn phơng án truyền động . Tính chọn công suất động cơ và mạch lực
Xây dựng cấu trúc điều khiển tổng hợp hệ
Thiết kế mạch điều khiển
Mô phỏng (Simulink)
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
1
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Chơng 1:
Mô tả công nghệ và yêu cầu hệ truyền động

1.1. Mô tả công nghệ
Cầu trục là một loại máy nâng - vận chuyển đợc sử dụng phổ biến trong nhiều ngành
kinh tế khác nhau nh trong nhà máy cơ khí, xí nghiệp luyện kim, công trờng xây dựng,
hầm mỏ, hải cảng
Thông thờng cầu trục đợc điều khiển nhờ ngời lái ngồi điều khiển trong cabin, theo yêu

cầu của nơi sản xuất, bộ điều khiển có thể đặt ngoài cầu trục, từ một tủ điều khiển đặt ở
nền phân xởng.
Phân loại cầu trục :
+ Theo đặc điểm cấu tạo :
Cầu trục kiểu cầu (cầu trục)
Cầu trục hình cổng
Cầu trục cáp.
+ Theo trọng tải :
Loại nhẹ < 5 ữ 10 tấn
Loại trung bình 10 ữ 15 tấn
Loại nặng > 15 tấn
+ Theo chế độ làm việc :
Loại nhẹ : hệ số tiếp điện TĐ% = 10 ữ 15 %, số lần đóng máy trong một giờ là 60.
Loại trung bình : TĐ% =15 ữ 25%, số lần đóng máy trong một giờ là 120.
Loại nặng : TĐ% = 25 ữ 40%, số lần đóng máy trong một giờ là 240.
Loại rất nặng : TĐ% = 40 ữ 60%,số lần đóng máy trong một giờ > 240.
+ Theo chức năng :
Cầu trục vận chuyển : sử dụng rộng rãi, yêu cầu chính xác không cao.
Cầu trục lắp ráp : phần lớn dùng trong các nhà máy, xí nghiệp nhất là trong các nhà
máy cơ khí. Nó dùng để lắp ghép các chi tiết máy móc, yêu cầu có độ chính xác cao.
1.1.1 Cấu tạo cơ bản của cầu trục
Cầu trục hai dầm hiện nay đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp, dùng để
cẩu các cấu kiện sắt thép, các phôi sản phẩm, lắp ráp các thiết bị máy móc
Tuỳ theo tải trọng, theo chế độ làm việc hoặc theo cấu tạo của cơ cấu di chuyển, cầu
trục hai dầm cũng đợc chia thành nhiều loại. Nhng dù có cấu tạo đơn giản hay phức tạp
thì cấu tạo cơ bản của cầu trục gồm ba phần : xe cầu, xe con và cơ cấu nâng hạ.
1 - Xe cầu:
Xe cầu có hai dầm chính hoặc khung dàn chính đợc chế tạo băng kép có độ cứng không
gian đặt cách nhau một khoảng tơng ứng với khoảng cách bánh xe của xe con. Hai đầu
cầu đợc liên kết cơ khí với hai dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật trong mặt

phẳng ngang.
Các bánh xe của cầu trục đợc thiết kế trên các dầm ngang của khung hình chữ nhật, tạo
điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt phân xởng. Tải trọng sẽ do trọng lợng bản thân
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
2
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
cầu, trọng lợng xe con cùng vật nâng sẽ truyền qua bánh xe qua đờng ray. Trên mặt
bằng kết cấu khung có lắp đặt cơ cấu di chuyển xe cầu.
2 - Xe con:
Xe con đợc thiết kế lắp đặt trên xe cầu, di chuyển dọc cầu, tạo điều kiện cho cầu trục
phục vụ đợc suốt khẩu độ gian nhà phân xởng.
3 - Cơ cấu nâng hạ:
Cơ cấu nâng hạ thờng có tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để cuộn cáp nâng và hạ.
Cuối hai đầu dây cáp mắc palăng kép để đảm bảo nâng hạ tải trọng theo phơng thẳng
đứng, đồng thời tăng số lợng cáp có khả năng chịu lực tốt. Toàn bộ cơ cấu tang, hộp
truyền bánh răng và động cơ xe con đợc đặt trên xe con di chuyển ngang nhà phân x-
ởng.
Ngoài ra còn có cơ cấu phanh hãm, gồm ba loại : phanh guốc, phanh đĩa và phanh
đai. Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lới điện thì đồng thời động cơ phanh cũng có
điện, mở má phanh giải phóng trục động cơ để động cơ làm việc. Khi động cơ ngừng
làm việc, động cơ phanh mất điện, ép chặt má phanh vào trục động cơ để hãm. Cầu trục
loại nặng thờng dùng hai phanh để đảm bảo an toàn.
1.1.2. Các chuyển động của cầu trục
+ Chuyển động của xe cầu : chuyển động này giúp cho toàn bộ cầu trục tiến hay lùi
theo phơng ngang, dọc theo đờng ray.
+ Chuyển động của xe con : chuyển động theo phơng vuông góc với chuyển động
của xe cầu trên mặt phẳng ngang.
+ Chuyển động của cơ cấu nâng hạ : nâng hạ tải trọng theo phơng đứng.
1.1.3. Đặc điểm công nghệ của cầu trục
Cầu trục làm việc trong môi trờng rất nặng nề, đặc biệt là ở ngoài hải cảng, trong các

nhà máy hoá chất, xí nghiệp luyện kim
Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ truyền động và trang bị điện cầu trục phải làm
việc tin cậy trong điều kiện nghiệt ngã của môi trờng.
Các động cơ truyền động cầu trục thờng mô men thay đổi theo tải trọng, nhất là cơ
cấu nâng hạ, mô men thay đổi rõ rệt.
Hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra
rất êm. Bởi vậy mô men động trong quá trình quá độ phải đợc hạn chế theo kĩ thuật an
toàn.
Năng suất của cầu trục quyết định bởi hai yếu tố : tải trọng của các thiết bị và số chu
kì bốc ,xúc trong một giờ. Số lợng hàng hoá bốc, xúc trong mỗi một chu kì không nh
nhau và nhỏ hơn tải trọng định mức cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ đạt ( 60 (70 )%
công suất định mức của động cơ.
Do làm việc trong điều kiện nặng nề, thờng xuyên làm việc quá tải nên cầu trục đợc
chế tạo có độ bền cơ khí cao, khả năng chịu quá tải lớn.
Nguyên lí làm việc cầu trục hai dầm : Biến các chuyển động quay tròn của các
động cơ điện dẫn động qua hộp giảm tốc thành các chuyển động tịnh tiến, vào ra, lên
xuống.
!". Yêu cầu truyền động điện
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
3
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Các động cơ truyền động đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có số lần đóng điện
lớn. Đa số các cầu trục đều làm việc trong điều kiện môi trờng nặng nề nh trong các nhà
máy cơ khí, hoá chất, luyện kim ,chế độ quá độ xảy ra nhanh khi mở máy và đảo
chiều.
Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo đợc các yêu cầu về công nghệ và năng suất, đảm bảo
an toàn cho ngời và thiết bị, đơn giản trong các thao tác. Cụ thể là :
+ Các động cơ truyền động phải có khả năng đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ
đủ rộng và có các đờng đặc tính thoả mãn yêu cầu công nghệ.
VD: các cầu trục lắp ráp phải thoả mãn yêu cầu về dừng máy chính xác nên đòi hỏi có

đờng đặc tính cơ cứng, có đờng đặc tính cơ thấp, có nhiều đờng đặc tính trung gian để
mở máy và hãm êm. Việc điều chỉnh tốc độ các cơ cấu đều đợc thực hiện bằng phơng
pháp điện trong phạm vi tơng đối rộng (ở các cầu trục thông thờng D ( 3 : 1; ở các cầu
trục lắp ráp D ( 10 : 1 hoặc lớn hơn ).
+ Bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt các trục truyền động khi
động cơ mất điện. ở cầu trục di chuyển kim loại nóng chảy, để cho an toàn ngời ta dùng
hai phanh hãm trên trục động cơ.
- Điện áp cung cấp cho cầu trục không vợt quá 500 V.
- Mạng điện xoay chiều hay dùng là 220 V, 380V.
- Mạng điện một chiều là 220V, 440V.
- Điện áp chiếu sáng của cầu trục không đợc vợt quá 220V .
- Điện áp chiếu sáng khi sửa chữa phải nhỏ hơn 36V, không dùng biến áp tự ngẫu để
cung cấp cho mạch điện chiếu sáng, sửa chữa.
+ Các mạch điện và các động cơ phải đợc bảo vệ ngắn mạch và quá tải trên 200%
bằng các rơle dòng điện cực đại, không dùng bảo vệ nhiệt vì các động cơ làm việc ở chế
độ ngắn hạn lặp lại. Trong mạch khống chế phải bố trí các thiết bị bảo vệ để loại trừ
hiện tợng động cơ tự khởi động khi điện áp lới phục hồi (sau khi mất điện).
+ Đối với cầu trục cỡ lớn, phải dùng các thiết bị khắc phục hiện tợng vênh giàn cầu.
Trong hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục ,các động cơ có sơ đồ điều riêng biệt.
Chính vì thế việc tổng hợp bộ điều chỉnh cho từng loại cơ cấu truyền động là độc lập
nhau .
Động cơ truyền động cầu trục ,nhất là đối với cơ cấu nâng hạ ,mômen thay đổi theo
tải trọng rất rõ rệt .Khi không có tải trọng ( không tải ) mômen của động cơ không vợt
quá (15 ( 20)% Mđm . Đối với động cơ di chuyển xe con mômen của động cơ bằng (35
( 50)% Mđm ,và bằng (50 ( 55 )% Mđm đối với động cơ di chuyển xe cầu.
Trong hệ truyền động các cơ cấu cấu máy nâng - vận chuyển nói chung và cầu trục
nói riêng ,yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm. Bởi vậy mômen động
trong quá trình quá độ phải đợc hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật an toàn.
Những năm gần đây ,do sự phát triển của kĩ thuật bán dẫn ,kĩ thuật biến đổi điện
năng công suất lớn ,các hệ truyền động điện cho cầu trục đã dùng nhiều bộ biến đổi

Thyristor thay cho các hệ cổ điển dùng máy điện khuếch đại cũng nh khuếch đại từ. Hệ
truyền động các cơ cấu cầu trục dùng bộ biến đổi Thyristor - DC Motor (T-Đ) đối với
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
4
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
cơ cấu di chuyển, do có ảnh hởng của mômen phản kháng cho nên sơ đồ khống chế đảo
chiều đơn giản dùng các Contactor đảo chiều trong mạch phần ứng của động cơ.
Chế độ làm việc của các cơ cấu cầu trục đợc xác định từ yêu cầu của quá trình công
nghệ ,chức năng của cầu trục trong dây chuyền sản xuất . Cấu tạo và kết cấu của cầu
trục rất đa dạng. Khi thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển và hệ thống truyền động
điện phải phù hợp với từng loại cụ thể. Ví dụ nh cầu trục trong phân xởng luyện thép lò
Mactanh ,trong các phân xởng nhiệt luyện phải đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật trong chế
độ quá độ. Cầu trục trong các phân xởng lắp ráp phải đảm bảo quá trình mở máy êm
,dải điều chỉnh tốc độ rộng ,dừng chính xác đúng nơi lấy hàng và hạ hàng v.v
Từ những đặc điểm trên đây có thể đa ra những yêu cầu cơ bản đồi với hệ truyền động
cho các cơ cấu của cầu trục nh sau:
Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động đơn giản.
Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản về cấu tạo và thay thế dễ dàng.
Sơ đồ bảo vệ phải có mạch bảo vệ điện áp " không " ,bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
Quá trình mở máy diễn ra theo một quy luật định sẵn.
Có công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến ,lùi cho xe cầu ,xe con và hạn chế hành
trình lên xuống của cơ cấu nâng - hạ.
Đảm bảo hạ hàng ở tốc độ thấp .
Tự động cắt nguồn cấp khi có ngời làm việc trên xe cầu.
Sơ đồ điều khiển cho từng động cơ phải riêng biệt .
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
5
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
chơng 2 :
Phân tích - lựa chọn phơng án

Động cơ dùng để kéo xe con trong cầu trục là loại động cơ có điều chỉnh tốc độ và
có đảo chiều quay ( quá trình nâng, hạ của thang máy).
Nh vậy, để thực hiện đợc truyền động trong thang máy chúng ta phải có 2 phơng án
chính sau :
+ Dùng hệ truyền động chỉnh lu - triristo, động cơ 1 chiều có đảo chiều quay.
+ Dùng hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ
Sau đây chúng ta sẽ đi vào phân tích u nhợc điểm hai loại hệ truyền động này để từ đó
chọn ra 1 phơng án truyền động phù hợp nhất dùng trong cầu trục.
#! !$%&'()*+&&,-.,/0'!
Hệ Truyền Động T-Đ có đảo chiều quay đợc xây dựng trên hai nguyên tắc cơ bản :
- Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ của động cơ .
- Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng
Từ hai nguyên tắc cơ bản này ta có năm loại sơ đồ chính
Sơ đồ 1 : Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng
đảo chiều dòng kích từ.
Loại sơ đồ này dùng cho công suất lớn và rất ít đảo chiều .
Sơ đồ 2 : Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng
công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không đổi)
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
6
$1
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Loại này dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp .
Sơ đồ 3 Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng. Hệ này
có u điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn
Sơ đồ 4 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngợc điều khiển chung .Loại
này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn, thực hiện đợc công việc đảo chiều êm hơn.
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
7
$1"

$12
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
$1+3
Sơ đồ 5 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung. Sơ
đồ dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn thực hiện việc đảo chiều êm
Tuy nhiên kích thớc cồng kềnh, vốn đầu t và tổn thất lớn.(Hình-5)
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
8
$14
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Mạch điều khiển của 5 loại sơ đồ này có thể chia làm hai loại chính :
0!5&
Nguyên tắc : Khoá các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng, sau đó tiến hành
chuyển mạch, nh vậy khi điều khiển sẽ tồn tại một thời gian gián đoạn, sơ đồ 1,2,3 đợc
điều khiển theo nguyên tắc này .
Khi điều khiển riêng có hai bộ diều khiển làm việc riêng rẽ với nhau .
Tại một thời điểm thì chỉ có một bộ biến đổi có xung điều khiển còn bộ biến đổi kia
bị khoá do không có xung điều khiển. Trong một khoảng thời gian thì BĐ1 bị khóa
hoàn toàn và dòng phần ứng bị triệt tiêu, tuy nhiên suất điện động phần ứng E vẫn còn
dơng. Sau khoảng thời gian này thì phát xung
2
mở bộ biến đổi 2 đổi chiều dòng phần
ứng động cơ đợc hãm tái sinh.
Hệ truyền động có van đảo chiều điều khiển riêng có u điểm là làm việc an toàn
không có dòng cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi song cần có 1 khoảng thời gian trễ
trong đó dòng điện động cơ bằng không .
6!5
Nguyên tắc : Tại một thời điểm thì cả hai bộ biến đổi BĐ1 và BĐ2 đều nhận đợc xung
mở nhng chỉ có một bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lu còn bộ biến đổi kia làm việc ở
chế độ đợi. Sơ đồ 4, 5 thực hiện theo nguyên tắc này.Trong phơng pháp điều khiển

chung mặc dù đảm bảo E
d2
=E
d1
tức là không xuất hiện giá trị dòng cân bằng song
giá trị tức thời của suất điện động của các bộ chỉnh lu là e
d1
(t) và e
d2
(t) luôn khác nhau
do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay chiều của dòng điện cân bằng và để hạn chế dòng
điện cân bằng này thờng dùng các cuộn kháng cân bằng L
cb
#!"!$%&'7,0'-)!
Hệ truyền động này dùng động cơ không đồng bộ 3 pha. Loại động cơ này đợc sử
dụng rộng rãi trong công nghiệp, chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác. Ngày nay do
sự phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử - tin học động
cơ không đồng bộ mới khai thác đợc hết các u điểm của mình. Nó trở thành hệ truyền
động cạnh tranh có hiệu quả với hệ truyền động chỉnh lu - triristo!
Không giống nh động cơ một chiều, động cơ KĐB có cấu tạo phần cảm và phần ứng
không tách biệt. Từ thông động cơ cũng nh mô men động cơ sinh ra phụ thuộc nhiều
vào tham số.
Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động diện động cơ không đồng bộ là hệ điều
chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh .
Trong công nghiệp thờng sử dụng bốn hệ điều chỉnh tốc độ :
0!)%898,:;66<=&,
Nguyên tắc của phơng pháp này là mô men của động cơ KĐB tỷ lệ với bình phơng
điện áp stato.
Do đó có thể điều chỉnh đợc mô men và tốc độ của động cơ bằng cách điều chỉnh giá
trị điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số

6!)%&>?&,
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
9
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Phơng pháp này đợc thực hiện theo nguyên tắc điều chỉnh trơn điện trở rô tobằng các
van bán dẫn.
Ưu điểm của phơng pháp này là dễ tự động hoá việc điều chỉnh.
Điện trở trong mạch rô to của động cơ KĐB :
R
r
= R
rd
+ R
f
Trong đó : R
rd
: điện trở dây quấn rô to
R
f
: điện trở ngoài mắc thêm vào mạch stato
Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rô to thì mô men tới hạn của động cơ không thay
đổi và độ trợt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở
Mô men
i
rd
2
r
S
RI3
M

=
S
i
: Độ trợt khi điện trở mạch rô to là R
rd
Nếu giữ cho I
r
= const thì M = const và không phụ thuộc tốc độ động cơ .
Vì thế mà có thể ứng dụng phơng pháp điều chỉnh điện trở mạch rô to cho truyền động
có mô men tải không đổi .
Phơng pháp điều chỉnh trơn điện trở mạch rô to bằng phơng pháp xung :

==
+
= .R
T
t
R
tt
t
RR
0
d
0
nd
d
0e

R

e
là điện trở tơng đơng trong mạch rô to đợc tính theo thời gian đóng t
d
và thời gian
ngắt t
n
của một khoá bán dẫn cho phép một điện trở R
0
vào mạch hay không .
!@:88)9&A
Đối với các hệ truyền động công suất lớn, tổn hao P
s
là lớn. Vì vậy để diều chỉnh đ-
ợc tốc độ vừa tận dụng đợc công suất trợt ngời ta dùng các sơ đồ điều chỉnh công suất
trợt.

( )
dt
s
dt1c1cs
P
P
s
sPsM.MP

=
===
!@:886<=
Phơng pháp này điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên nguyên tắc điều chỉnh tần số f
1

sang tần số f
2

Khi điều chỉnh tần số động cơ KĐB thờng kéo theo cả việc điều chỉnh điện áp, dòng
điện hoặc cả từ thông mạch stato.
Do vậy đây là một phơng pháp phức tạp phải dùng nhiều thiết bị .
Có hai loại biến tần :
Biến tần trực tiếp : Loại này có sơ đồ cấu trúc rất đơn giản

f
1
f
2

Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
10
Mạch van
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ

Điện áp vào xoay chiều U
1
(tần số f
1
) qua một mạch van là ra ngay tải với tần số f
2
.
Bộ biến tần này có hiệu suất biến đổi năng lợng cao tuy nhiên thực tế sơ đồ mạch van
khá phức tạp, có số lợng van lớn nhất với mạch 3 pha. Việc thay đổi tần số ra f
2
khó

khăn và phụ thuộc nhiều vào tần số f
1
B Biến tần gián tiếp : Có cấu trúc nh sau :
(xoay chiều) (một chiều) (xoay chiều )

U
1
U U U
2



f
1
f
2
Điện áp xoay chiều đợc biến thành một chiều nhờ bộ chỉnh lu, qua bộ lọc rồi đợc biến
đổi thành U
2
với tần số f
2
sau khi qua bộ nghịch lu độc lập.
Hiệu suất biến tần loại này thấp song cho phép thay đổi dễ dàng f
2
mà không phụ thuộc
f
1

Kết Luận Qua phân tích hai loại hệ truyền động trên em chọn phơng án dùng loại
Hệ Truyền Động Chỉnh Lu Tiristo - Động Cơ Có Đảo Chiều Quay vì:

+ Độ tác động của hệ này nhanh và cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do các van
bán dẫn công suất có hệ số khuyếch đại công suất rất cao. Điều này thuận tiện cho việc
thiết lập hệ thống điều chỉnh tự động nhiều vòng để nâng cao chất lợng các đặc tính
tĩnh và đặc tính động của hệ thống.
+ Trong hệ truyền động một chiều này, em sẽ sử dụng mạch lực là sơ đồ ba bởi vì loại
này có u điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn. Đồng thời hai bộ
biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng hoạt động đóng mở độc lập với nhau, làm
việc an toàn và không có dòng chảy giữa các bộ biến đổi.
+ Sử dụng hệ truyền động chỉnh lu Tiristo - Động cơ có đảo chiều quay sẽ đạt đợc đồ
thị tốc độ tối u (đối với loại truyền động xoay chiều thì chỉ đạt đợc dạng đồ thị gần
giống mà thôi ).
Nh vậy, loại động cơ sử dụng trong hệ truyền động là loại động cơ một chiều
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
11
$1C
$1D
()
EF
*

GH lu
độc lập
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
CHƯƠNG 3:
Tính chọn các thiết bị điện
trong sơ đồ truyền động
I!(:%
Một chu kỳ làm việc của xe càu có 4 giai đoạn :
Lấy tải ,di chuyển tải trọng , tháo tải ,di chuyển không tải về vị trí ban đầu .
Thời gian xe đứng để tháo tải T

01
= 100s
Thời gian xe đứng để lấy tải T
02
= 150s
Khoảng dịch chuyển của tải trọng L = 50m
Hãm máy bằng phanh cơ khí có mô men hãm M
PH
= 78.5N.m
Khi xe chạy theo chiều đi xe di chuyển tải trọng định mức còn chiều về chạy không tải
Thời gian xe chạy hết quãng đờng L= 50 m là:
T
1
=
V
L
=
6.0
50
= 83.33 s
Sơ bộ xác định thời gian đóng mạch tơng đối :
ĐM
SB
% =
02
011
1
TTT*2
T*2
++

=
15010033.83*2
33.83*2
++
= 40%
Công suất cản tĩnh trên trục động cơ khi tải trọng định mức :
P
C
=
dm
C
*1000
V*F

=
8.0*1000
6.0*5800
= 4.35 KW
Khi xe chạy không tải K =
CDM0C
0C
FF
F
+
=
58003000
3000
+
= 0.34
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Tra đồ thị quan hệ phụ thuộc hệ số mang tải
c
theo tải trọng suy ra
c
= 0.65
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
12

C
0,8
0,6
0,4
0,2
đm = 0,85
đm = 0,65
0,75
0,9
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
P
C0
=
0c
0C
*1000
V*F

=
65.0*1000
6.0*3000
= 2.77 KW

Chọn sơ bộ động cơ theo công suất trung bình :
P
đm
=
1
10C1C
T*2
T*PT*P
*K
+
=
2
35.477.2
*25.1
+
= 4.45 KW
ĐM
SB
% = 40%
T ốc độ yêu cầu đối với động cơ đợc xác định từ tốc độ của bánh xe:
n = n
b
*i =
b
D*
i*V*60

=
34.0*14.3
16*6.0*60

= 540 v/phút
Từ các số liệu trên, tra loại động cơ trong quyển Các đặc tính cơ của động cơ trong
truyền động điện - Bùi Đình Tiếu và Lê Tòng dịch, ta chọn đợc động cơ:
Kiểu
động
cơ
P
đm
(kw)
U
đm
(V)
N
đm
Vg/ph
I
đm
(A)
R+r
cp
()
R
cks
()
Dòng điện định mức
của cuộn kích từ
i
đm
(A)
-21

4,8 220 1050 26 0,94 128 1,24
Kiểu
động
cơ
Số thanh
dẫn tác
dụng của
phần ứng N
Số nhánh
song song
phần ứng 2a
Số vòng trên
1 cực cuộn
song song

cks
Từ thông hữu
ích của 1 cực
từ
.10
-2
Wb
Mô men
QT phần
ứng
J (kgm
2
)
-
21

920 2 1650 0,58 0,125
So sánh tốc độ định mức và tốc độ yêu cầu ta thấy có sự chênh lệch lớn
do vậy cần phải đổi lại hệ số truyền ở đây chọn i
'
= 30;
T ốc độ yêu cầu đối với động cơ đợc xác định từ tốc độ của bánh xe lúc này là :
n = n
b
*i =
b
D*
i*V*60

=
34.0*14.3
30*6.0*60
= 1013 v/phút
Mô men định mức của động cơ :
M
đm
=
DM
DM
n
P*9550
=
1050
8.4*9500
= 43.4 N.m
Mô men quán tính của hệ thống qui đổi về trục động cơ khi có tải đợc xác định theo

công thức:
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
13
Động cơ 1 chiều kiểu , U
đm
= 220V,
có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại
đđ
% = 40%
Bảng 1
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
J
t
= K
t
*(J
đc
+J
1
) + 91.5*(m
đm
+ m
0
)*
2
n
V

= 1.15*(0.125 + 0.15) + 91.5*(91.1*1000)*

2
1013
6.0






= 3.22 kgm
2
Mô men quán tính của hệ thống qui đổi về trục động cơ khi không tải đợc xác định
theo công thức:
J
0
= K
t
*(J
đc
+J
1
) + 91.5*( m
0
)*

2
n
V







= 1.15*(0.125 + 0.15) + 91.5*(1.1*1000)*

2
1013
6.0






= 0.33 kgm
2
K
t
: Hệ số tính đến mô men quán tính các bộ quay của cơ cấu truyền lực
m
0
, m
đm

: Khối lợng định mức của tải trọng và khối lợng xe cầu
Mô men trên trục động động cơ khi xe chạy có tải:
M
c
=
dm
bC
*i*2
D*F

=
8.0*30*2
34.0*5800
= 41.1N.m
Mô men trên trục động động cơ khi xe không tải:
M
c0
=
0c
b0C
*i*2
D*F

=
65.0*30*2
34.0*3000
= 26.2 N.m
Chọn mô men chuyển tiếp khi khởi động động cơ :
M
2

= 1.2*M
C
= 1.2*41.1 = 49.32 N.m
và mô men cực đại khi khởi động bằng mô men cực đại cho phép M
CP
= 2.5*M
đm
Nếu có xét đến khả năng sụt áp của lới mất 10% thì
M
1
= 2.5*43.4*0.9
2
= 87.68 N.m
Mô men khởi động trung bình là :
M
KĐ
= 0.5*(M
1
+ M
2
) = 0.5*(87.68 + 49.32) = 68.5 N.m
và coi là không đổi trong thời gian khởi động có tải và không tải .
Thời gian khởi động có tải :
T
M1
=
)MM(*55.9
n*J
CKd
dmt

=
)1.415.68(*55.9
1050*22.3

= 13 s
Thời gian khởi động không tải :
T
M2
=
)MM(*55.9
n*J
0CKd
dm0

=
)2.265.68(*55.9
1050*22.3

= 8 s
Thời gian hãm có tải và không tải đợc xác định tơng tự nh trên:
T
d1
=
)MM(*55.9
n*J
CPH
dmt
+
=

)1.415.78(*55.9
1050*22.3
+
= 3 s
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
14
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
T
d2
=
)MM(*55.9
n*J
0CPH
dm0
+
=
)2.265.78(*55.9
1050*22.3
+
= 3.4s
Chiều dài xe đi đợc trong thời gian mở máy có tải và không tải :
L
M1
=
2
V
dm
*T
M1
=

i*60*2
n*D*
dmB

* T
M1
=
30*60*2
1050*340.0*14.3
*13 = 4 m
L
M2
=
2
V
dm
*T
M2
=
i*60*2
n*D*
dmB

* T
M2
=
30*60*2
1050*340.0*14.3
*8 = 2.5 m
Chiều dài xe đi đợc trong thời gian hãm máy có tải và không tải :

L
d1
=
2
V
dm
*T
d1
=
i*60*2
n*D*
dmB

* T
d1
=
30*60*2
1050*340.0*14.3
*3 = 0.9 m
L
d2
=
2
V
dm
*T
d2
=
i*60*2
n*D*

dmB

* T
d2
=
30*60*2
1050*340.0*14.3
*3.4 = 1 m
Chiều dài xe đi đợc khi di chuyển tải trọng với tốc độ ổn định:
L
1
= L - (L
M1
+L
d1
) = 50 - (4 + 0.9) = 45.1 m
Chiều dài xe đi đợc khi di chuyển không tải với tốc độ ổn định:
L
2
= L - (L
M2
+L
d2
) = 50 - (2.5 + 1) = 46.5 m
Thời gian xe di chuyển với tốc độ ổn định khi có tải và không tải:
T
11
=
V
L

1
=
6.0
1.45
= 75.2s
T
12
=
V
L
2
=
6.0
5.46
= 77.5s
Theo các số liệu nhận đợc ở trên về mô men và thời gian , ta xây dựng đợc đồ thị phụ tải
toàn phần của động cơ
Để kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng , ta xác định trị số chính xác của
thời gian đóng mạch tơng đối
ĐM
CX
% =


+
0LV
LV
TT
100*T
=

( )
( )
022d011d122M111M
122M111M
TTTTTTTT
100*TTTT
+++++++
+++
=
4.2567.173
7.173
+
= 40.4%
Mô men đẳng trị:
M
đt1
=
12112M1M
12
2
0C11
2
C2M1M
2
kd
TT)TT(*
T*MT*M)TT(*M
+++
+++
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

15
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
=
5.772.75)813(*5.0
5.77*2.262.75*1.41)813(*5.68
222
+++
+++
= 41.3 N.m
Tính qui đổi mô men này về hệ số đóng mạch tiêu chuẩn 40%
M
đt
= M
đt1*
TC
CX
DM
DM
= 41.3*
40
4.40
= 41.5 N.m
Vì M
đt
< M
đm
nên động cơ đã chọn thoã mãn điều kiện phát nóng
J!K?6<=
Vì hệ truyền động cầu trục là một chiều và có đảo chiều, nên ta chọn mạch biến đổi
điện áp tới động cơ gồm 2 bộ chỉnh lu cầu 3 pha Thyristor điều khiển riêng. Còn mạch

kích từ động cơ cũng có một bộ chỉnh lu cầu 3 pha Điốt.
!L?6<=98,:
Xét khi một bộ chỉnh lu làm việc. Ta có sơ đồ sau:
Trong đó:
BAN : Biến áp nguồn lấy điện từ lới cấp cho động cơ.
U
v0
: Điện áp dây hiệu dụng thứ cấp biến áp nguồn BAN.
T : 6 Tiristor của mạch chỉnh lu cùng loại.
L
ck
: Cuộn kháng san bằng.
L, R : cảm kháng, điện trở phần ứng động cơ. R = r + r
cp
= 0,94 ()
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
16
$1
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Điện áp không tải của bộ chỉnh lu U
d0
phải thoả mãn phơng trình:

1
U
d0
cos
min
=
2

E
đm
+ U
v
+ I
max
R

+ U

max
(*)
Trong đó:
U
d0
: điện áp không tải của chỉnh lu.

1
: hệ số tính đến sự suy giảm lới điện;
1
= 0,95.

2
: hệ số dự trữ BAN;
2
= 1,04 ữ 1,06. Chọn
2
= 1,04.

min

: góc điều khiển cực tiểu. Sơ đồ có đảo chiều, và m = 6 xung, nên ta chọn

min
= 12
o
.
U
v
: tổng sụt áp trên van. Mỗi thời điểm chỉ có 2 van dẫn, nên U
v
= 2U
v
2.1,6 = 3,2 (V).
I
max
: dòng cực đại phần ứng động cơ. I
max
= (2 ữ 2,5)I
đm
. Chọn I
max
= 2I
đm
=
2.26 =52 (A).
E
đm
= U
đm
- RI

đm
= 220 - 0,94.26 = 195,56 (V).
U

max
: sụt áp cực đại do trùng dẫn. U

max
= U

đm
udm
I
maxu
I
ddm
I
udm
I
Có I
dđm
=
I
đm
và I
max
= 2I
đm
U

max
= 2U

đm
= 2U
d0
U
k
Y
k
với U
k
là điện áp ngắn
mạch: U
k
(%) = 5% U
k
= 0,05 và Y
k
=
%
k
U
U




= 0,5 (Tra bảng bộ
chỉnh lu cầu 3 pha)

Vậy:
U
d0
=
kkmin1
maxuuvudm2
UY2cos
IRUE

++

=
05,0.5,0.212cos95,0
52.94,02,356,195.04,1

++
M
N
"ONP44QR
M
SN
TM
N
U P24" 4P""QR
BK6<8JIG
BAN đấu theo kiểu /Y. Điện áp lới U
L
= 380V.
Tỷ số biến áp: k
BAN

=
3
U
U
vo
l
=
3
22,215
380
3,06
Dòng hiệu dụng thứ cấp BAN:
I
2
=
2
3
I
d
=
2
3
.26 21,23(A)
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
17
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
dòng hiệu dụng sơ cấp BAN:
I
1
=

BAN
K
1
I
2
=
1
3 06,
21,23 6,94(A)
Công suất định mức BAN:
S
BAN
= 1,05U
d0
I
dđm
= 1,05.290,55.26 (VA)
S
BAN
= 7932,015 (VA)
Tra sổ tay, ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn có V

TWP4QIR.
BK&,&&,?)E
Ta có bộ chỉnh lu là cầu 3 pha. Tra sổ tay, ta tính đợc các thông số sau:
Dòng trung bình qua mỗi Thyristor:
I
T
=
1

3
I
dđm
=
1
3
.26 8,67(A).
Dòng cực đại qua mỗi Thyristor:
I
TM
=
1
3
I
dmax
=
1
3
.52 17,33(A).
Điện áp ngợc cực đại mỗi Thyristor phải chịu:
U
ngmax
=
2
U
v0
=
2
.215,22 304,37(V).
Chọn hệ số dự trữ về điện áp và dòng điện của các Thyristor là:

K
u
= 1,6 và K
i
= 1,5
Vậy Tiristor phải chịu đợc điện áp ngợc cực đại = 1,6.304,37 486,99(V),
phải chịu đợc dòng trung bình khi dẫn = 1,5.8,67 13(A),
và phải chịu đợc dòng cực đại khi dẫn = 1,5.17,33 26(A).
Vậy ta chọn đợc loại Thyristor dùng cho bộ chỉnh lu cấp nguồn cho động cơ:
Loại I
0
(A)
V
RRM
=
V
DRM
(V)
I
TSM
(A)
I
DM
(mA)
V
GT
Max
(V)
I
GT

Max
(A)
V
TM
max
(V)
I
TM
Max
(A)
Du/dt
(V/às)
di/dt
(A/às)
TYN
690
16 600 220 3 1,5 25 1,4 50 50 100
Trong đó:
I
0
: Dòng trung bình ở trạng thái dẫn của Thyristor.
V
RRM
: Điện áp ngợc của lặp lại của Thyristor.
V
DRM
: Điện áp lặp lại ở trạng thái khoá.
I
TSM
: Dòng điện quá tải ở điểm h hỏng ở trạng thái dẫn.

I
DM
: Dòng cực đại ở trạng thái khoá.
V
GT
, I
GT
: Điện áp, dòng điện điều khiển.
V
TM
, I
TM
: Điện áp, dòng điện cực đại ở trạng thái dẫn.
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
18
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
du/dt : Tốc độ tăng tới hạn của điện áp ở trạng thái khoá.
di/dt : Tốc độ tăng tới hạn của dòng điện ở trạng thái dẫn.
BK06X
Công thức gần đúng tính điện cảm phần ứng động cơ 1 chiều kích từ độc lập:
L K
L
dmpudm
udm
nZI
U
(H) (Truyền động điện - Trang 273).
Trong đó : K
L
= 1,4 ữ 1,9 (máy có bù); chọn K

L
= 1,4.
U
đm
= 220(V), I
đm
= 26(A), Z
p
(số đôi cực) = 4 và n
đm
=1050(vòng/phút).
L = 1,4
1050.4.26
220
L 2,82.10
-3
(H), hay *T"PW"Q$R!
BK,?6.,S%USU
Ta có sơ đồ mạch bảo vệ hoàn chỉnh nh sau:
0!L?Y

(

6.,S%/%8,KZ%K
(Điện tử công suất - Nguyễn Bính - trang 261)
Gọi b là hệ số dự trữ về điện áp của Thyristor b = 1ữ 2. Chọn b = 1,6.
Giả sử BAN có L
c
= 0,2(mH).
-Hệ số quá điện áp : k =

maxng
bU
V
RRM
=
37,304.6,1
600
1,23.
-Các thông số trung gian, sử dụng các đờng cong (Hình 7):
C
*
min
(k) = 5,5; R
*
max
(k) = 1,2; R
*
min
(k) = 0,55.
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
19
$1 "
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
-Tính
max
dt
di
khi chuyển mạch. Ta có phơng trình lúc bắt đầu trùng dẫn:
2L
c

dt
di
= u
dây
=
2
U
v0
sin(t+)

max
dt
di
=
c
vo
L2
U2
=
3
10.2,0.2
22,215.2

760917,61(A/s)

max
dt
di
= 0,76(A/às)
Ta thấy với Thyristor đã chọn có

dt
di
= 100(A/às) >> 0,76(A/às), nên trong mạch
không cần có các cuộn kháng bảo vệ L
k
(bảo vệ
dt
di
). Tức là có thể coi L
k
= 0.
-Xác định điện lợng tích tụ Q = f(
dt
di
), sử dụng các đờng cong (Hình 8):
Với I
d
= 26(A),
max
dt
di
= 0,76(A/às) tra đờng cong Q 15(Aàs).
-Xác định R
1
,C
1
:
C
1
=

maxng
U
Q2
.C
*
min
(k) =
37,304
152 ì
5,5 0,54(àF).
R
*
min
(k)
Q2
UL2
maxngc
R
1
R
*
max
(k)
Q2
UL2
ngc 07
0,55
6
3
10.15.2

37,304.10.2,0.2


R
1
1,2
6
3
10.15.2
37,304.10.2,0.2


35,04 R
1
76,44 ().
Vậy ta có thể chọn các giá trị chuẩn: Y

T3DQRS(

TNPCQà[R
6!L?Y
"
(
"
6.,S%/%8,\JIG.]'&0
-Nh trên, ta có hệ số quá điện áp: k = 1,23.
-Các thông số trung gian, sử dụng các đờng cong (Hình 9):
C
*
min

(k) = 0,45; R
*
max
(k) = 2,1; R
*
min
(k) = 1.
-Giá trị lớn nhất của năng lợng từ trong BAN (3pha) khi cắt:
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
20
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
W
T3
=
s
m.o.s
I2
I
2
S
Trong đó:
I
s.o.m
: là giá trị cực đại của dòng từ hoá quy sang thứ cấp.
I
s
: giá trị hiệu dụng dòng định mức thứ cấp. I
s
=
3

2
I
d
=
3
2
.26 21,23(A)
S : Công suất biểu kiến BAN.
= 2f = 314(rad/s).
Ta có I
s.o.m
=
2
I
s.o
=
2
.0,03I
s
W
T3
=
s
m.o.s
I2
I
2
S
= 0,03
3142

10.5,8
3
ì
0,41(W.s)
-Xác định R
2
và C
2
:
C
2
=
sm
2
3T
U
W2
C
*
min
(k)
Trong đó U
sm
là giá trị cực đại điện áp dây thứ cấp BAN:
U
sm
=
2
U
s

=
2
.U
v0
=
2
.215,22 304,37(V)
C
2
=
2 0 41
304 37
2
ì ,
( , )
0,45 3,98.10
-6
(F) C
2
= 3,98(àF).
R
*
min
(k)
m.o.s
sm
I
U
R
2

R
*
max
(k)
m.o.s
sm
I
U
1
304 37
2 0 03 21 23
,
, ,ì ì
R
2
2,1
304 37
2 0 03 21 23
,
, ,ì ì
337,92 R
2
709,63 ().
Vậy ta chọn các giá trị chuẩn: Y
"
TCNNQRS(
"
T3Qà[R!
"!L?6<=98,?K^:
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

21
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Ta dùng sơ đồ cầu 3 pha Điôt nh sau:
Từ loại động cơ, ta có I
ktđm
= 1,24(A) và R
cks
= 128(). Ta có điện áp ra mạch chỉnh lu:
U
d
= U
d0
= I
ktđm
R
cks
= 1,24.128 = 158,72(V).
U
v0
= U
d
/1,35 = 158,72/1,35 U
v0
117,57(V).
BK6<898,?K^JI_
BAKT đấu theo kiểu /Y. Điện áp lới U
L
= 380V.
Tỷ số biến áp: k
BAKT

=
3
U
U
vo
l
=
3
57,117
380
5,6
Dòng hiệu dụng thứ cấp BAKT:
I
2
=
2
3
I
d
=
3
2
.1,24 1,01(A)
dòng hiệu dụng sơ cấp BAKT:
I
1
=
BAN
K
1

I
2
=
1
5 6,
.1,01 0,18(A)
Công suất định mức BAKT:
S
BAKT
= 1,05U
d0
I
dđm
= 1,05.158,72.1,24
S
BAN
= 206,65(V.A)
Tra sổ tay, ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn có V

T"3NQIR.
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
22
$1 2
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
BK&,?)E
Dòng trung bình qua mỗi Điôt:
I
D
=
1

3
I
dđm
=
1
3
.1,24 0,41(A).
Dòng cực đại qua mỗi Điôt:
I
DM
=
1
3
I
dmax
=
1
3
.1,24 0,41(A).
Điện áp ngợc cực đại mỗi Điôt phải chịu:
U
ngmax
=
2
U
v0
=
2
.117,57 166,27(V).
Chọn hệ số dự trữ về điện áp và dòng điện của các Điôt là:

K
u
= 1,6 và K
i
= 1,5
Vậy Điôt phải chịu đợc điện áp ngợc cực đại = 1,6.166,27 266,03(V),
phải chịu đợc dòng trung bình khi dẫn = 1,5.0,41 0,62(A),
và phải chịu đợc dòng cực đại khi dẫn = 1,5.0,41 0,62(A).
Vậy ta chọn đợc loại Điôt dùng cho bộ chỉnh lu cấp nguồn cho mạch kích từ của động
cơ:
Loại I
tb
(A) U
iv
(V)
U(V)
Tốc độ quạt Tốc độ nớc
B-10 10 300 0,7
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
23
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
chơng 4:
tổng hợp hệ điều khiển
Ta có sơ cấu trúc mạch điều chỉnh động cơ điện một chiều :
Sơ đồ điều chỉnh có 2 mạch vòng : mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ. Ta phải
xác định các bộ điều chỉnh dòng điện (R
i
) và bộ điều chỉnh tốc độ (R

).

ở đây ta đã bỏ qua hằng số thời gian T
đk
của bộ biến đổi, vì chỉ điều chỉnh các hằng số
thời gian lớn (T
vo
).
#!L?S`)`%
Hằng số thời gian điện từ của phần ứng động cơ:
003,0
94,0
10.82,2
3
===

R
L
T
u
(s)
09,1. ===
dm
dm
I
M
KIKM

.
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
24
R

U

đ
R
i
K
pT
bd
vo
1
+
1
1
/ R
pT
u
u
+
K
đm
K
đm
1
Jp
K
pT
i
i
1+

K
pT


1+
-
U

-
U
i
Bộ BĐ
U
d
-E
I
M
-M
c

S
i
S

?
?
$1 3
U
iđ
R

i
K
pT
bd
vo
1+
1
1
/ R
pT
u
u
+
K
pT
i
i
1+
-
U
i
I
S
i
?
U
iđ
$1 4
Đồ án tổng hợp hệ điện cơ
Hằng số thời gian cơ học:

395,0
19,1
5,0.94,0
)(
.
2
===

K
JR
T
u
c
(s)
Ta thấy hằng số thời gian cơ học T
c
=0,395 (s) rất lớn so với hằng số thời gian điện từ
của phần ứng động cơ T

= 0,003 (s) nên ta có thể coi sức điện động của động cơ không
ảnh hởng tới quá trình điều chỉnh của mạch vòng dòng điện.
Vì phản ứng của mạch phần ứng (sđđ E) chậm hơn nhiều so với phản ứng của bộ điều
chỉnh dòng điện R
i
, nên khi tổng hợp mạch vòng dòng điện ta có thể bỏ qua khâu phản
hồi E = K
đm
. Và ta đợc sơ đồ cấu trúc nh hình 14.
Đối tợng điều chỉnh có hàm truyền đạt:
S

oi
=
)
i
)
u
)
vo
u
/
bdi
pT1(pT1(pT1(
RKK
+++
Hệ hữu sai (hệ bậc 0).
Các hằng số thời gian T
vo
, T
i
là rất nhỏ so với hằng số thời gian điện từ T .
Đặt T
s
= T
vo
+T
i
.
S
oi

)pT1(pT1(
RKK
u
)
s
u
/
bdi
++
Nh vậy sơ đồ hình 12 sẽ có dạng nh sau:
Do ta đã gộp luôn mạch phản hồi dòng điện S
i
vào trong đối tợng điều chỉnh để trở
thành mạch phản hồi đơn vị (Hình 13), nên để đợc mạch tơng đơng thì dòng điện ra là
K
i
I.
Gọi F

1
là hàm truyền đạt của sơ đồ hình 13:
F

1
= (K
i
I)/U
iđ
= K
i

F
1
=
oii
oii
SR1
SR
+
R
i
=
oi
1
'
1
'
S)F1(
F

Tổng hợp mạch theo tiêu chuẩn tối u môđun thì:
F

1
=
22
p2p21
1

++
Trong đó

= min(T
s
, T) = T
s
.
Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44
25
R
i
-
U
i
?
U
iđ
K K R
pT pT
i bd u
s u
/
)
( ( )1 1+ +
IK
i
S
oi
$1 C