Báo cáo tkmh mô phỏng động cơ điện 1 chiều

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

PHÂN HIỆU TẠI TP.HCM  KHOA CƠ KHÍ 

BỘ MƠN CƠ KHÍ

BÁO CÁO

THIẾT KẾ MƠN HỌC

MƠ PHỎNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

ĐIỆN MỘT CHIỀU

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hữu Hào Sinh viên thực hiện: Mai Hoàng Trung Mã số sinh viên: 615104C056

Lớp: Kỹ Thuật Cơ Điện Tử K61

TP.HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2023

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Hiện nay, động cơ điện một chiều đóng vai trị quan trọng trong các ngành cơng nghiệp cũng như trong cuộc sống của chúng ta. Động cơ điện một chiều được ứng dụng rất phổ biến trong các ngành cơng nghiệp cơ khí, các nhà máy cán thép, nhà máy xi măng, tàu điện ngầm, và các cánh tay robot, để thực hiện các nhiệm vụ trong cơng nghiệp hiện đại với độ chính xác cao, lắp ráp trong các dây truyền sản xuất, yêu cầu có bộ điều khiển tốc độ.

Đối với các phương pháp điều khiển kinh điển, do cấu trúc đơn giản và bền vững nên các bộ điều khiển PID được dùng phổ biến trong các hệ điều khiển công nghiệp. Mục tiêu điều khiển là nâng cao chất lượng các hệ thống điều khiển tự động. Tuy nhiên, trên thực tế có rất nhiều đối tượng điều khiển khác nhau với các yêu cầu và đặc tính phức tạp khác nhau do đó cần phải tiến hành nghiên cứu, tìm ra các phương pháp điều khiển cho hệ truyền động ngày càng đạt được chất lượng điều chỉnh cao, mức chi phí thấp và hiệu quả đạt được là cao nhất, đáp ứng các yêu cầu tự động hóa truyền động điện và trong các dây truyền sản xuất.

Cho nên em đã chọn đề tài: “Thiết kế mơ hìnhmơ phỏng bộ điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập”. Để khảo sát các đường đặc tính động cơ, cũng như khả năng kéo tải và tốc độ làm việc của động cơ khi có tải và chưa có tải

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Hữu Hào trong quá trình làm đề tài mơn học này. Mặc dù đã cố gắng nhưng cũng khơng tránh khỏi những sai xót nhất định, em mong được sự góp ý, chỉ bảo thêm của thầy, cô.

TP.HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2023

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

MỤC LỤC

I. KHÁI NIỆM CHUNG. ... 1

1.1 KHÁI NIỆM. ...1

1.2 CẤU TẠO ...2

1.3 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU ...4

1.4 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ... 5

1.5 ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ...6

1.6 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU. ... 7

1.7 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ... 8

1.8 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP ...10

1.9 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP ...10

1.9.1 PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ PHỤ. ... 10

1.9.2 PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG ... 12

1.9.3 PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TỪ THƠNG Φ ... 13

II. XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ VÀ CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU CHỈNH (MẠCH DÒNG ĐIỂU CHỈNH DỊNG ĐIỆN VÀ TỐC ĐỘ) ... 14

2.1 Mơ tả bài tốn:... 14

2.2 Phương trình trạng thái mơ tả động cơ DC ...15

2.4 Xét tính ổn định của hệ (Tiêu chuẩn Routh-Hurwitz) ... 16

2.5 Biểu diễn PTVP dưới dạng ma trận ( Không gian trạng thái ) ...17

2.6 Xây dựng mơ hình động cơ DC trong Matlab Simulink ... 19

2.7 Xây dựng mạch vòng điều chỉnh tốc độ (θ) ... 24

III. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC ... 25

3.1 Phân tích hệ thống điều khiển động cơ DC ... 25

3.2 Đáp ứng vòng hở... 25

3.3 Các đặc trưng của mơ hình tuyến tính bất biến theo thời gian (LTI model) .... 26

3.4 Đáp ứng của hệ thống khi thay đổi tín hiệu đầu vào... 29

3.5 Thiết kế bộ điều khiển điều khiển động cơ DC ... 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 37

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

I. KHÁI NIỆM CHUNG.

1.1 KHÁI NIỆM.

- Động cơ điện 1 chiều là gì?

- Động cơ điện 1 chiều DC (được viết tắt của cụm từ “Direct Current Motors”) là một loại động cơ điều khiển bằng dịng điện có hướng được xác định. Hay nói cách khác thì đây chính là loại động cơ hoạt động bằng nguồn điện áp DC điện áp 1 chiều, biến điện năng thành cơ năng và cũng cấp năng lượng cho động cơ làm việc. Để tạo ra từ trường người ta dùng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện được cung cấp dòng điện một chiều.

Động cơ điện một chiều DC.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

1.2 CẤU TẠO

- Động cơ điện 1 chiều có cấu trúc gồm 3 bộ phận chính: Phần cảm (Stator), Phần ứng (Rotor), Cổ góp và chổi than.

+ Phần cảm: là phần đứng im (stator) có nhiệm vụ tạo ra từ trường kích thích một chiều. Phần cảm được hình thành từ các lá thép ghép, cực từ dạng cực từ lồi với dây quấn dạng tập trung. Kết cấu của mạch từ với đường sức từ trường phần cảm phân bố trong lỏi thép stator.

+ Phần ứng: là phần quay (rotor) của động cơ điện một chiều. Tùy thuộc vào chế độ làm việc của động cơ, phần ứng thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Phần ứng được

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

hình thành do sự lắp ghép các lá thép kỹ thuật điện tạo thành khối trụ, trên mỗi lá thép có dập răng rãnh để bố trí dây quấn (lá thép hình trụ bề dày 0.5mm).

Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp nhau, đặt trong các rảnh của phần ứng tạo thành một hoặc nhiều vịng kín. Phần tử của dây quấn là một bối dây gồm một hoặc nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp của phiến góp. Hai cạnh tác dụng của phần tử đặt trong hai rãnh dưới hai cực từ khác tên.

Phần ứng (rotor) động cơ điện một chiều

=> Khi máy điện một chiều họat động theo chế độ động cơ, cấp dòng một chiều qua dây quấn phần ứng, các thanh dẫn mang dòng điện này đặt trong từ trường phần cảm sẽ chịu tác động của các lực điện từ, sinh ra ngẩu lực làm quay phần ứng. => một chiều có 2p = 6 cực

+ Cổ góp và hệ thống chổi than: Để cung cấp được dòng một chiều vào dây quấn phần ứng lúc rotor quay, ta cần đến hệ thống chổi than và cổ góp. Cổ góp được ghép từ các phiến góp làm bằng đồng xếp tròn liên tiếp nhau thành một khối hình trụ, các phiến góp được phân cách nhau bằng lớp mica cách điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

1.3 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU

- Tùy thuộc vào sơ đồ nối dây giữa phần ứng với phần cảm, chúng ta phân loại động cơ như sau:

<small></small> Động cơ một chiều kích từ độc lập.

- Là động cơ điện một chiều có cuộn dây kích từ thuộc nguồn cấp riêng, độc lập với phần ứng và hệ thống. Khi đó, bạn có thể chủ động ở phần kích từ để máy hoạt động theo quy trình mong muốn.

<small></small> Động cơ một chiều kích từ song song.

- Động cơ điện một chiều kích từ song song có nghĩa là cuộn dây kích từ và phần ứng được đấu song song để nhận được điện áp định mức khi máy vận hành.

- Khi được lắp song song, momen của động cơ điện sẽ được gia tăng tỷ lệ thuận với điện áp, và tốc độ coi như khơng thay đổi theo dịng điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<small></small> Động cơ một chiều kích từ nối tiếp.

- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng.

<small></small> Động cơ một chiều kích từ hổn hợp.

- Động cơ một chiều kích từ hổn hợp gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu.

1.4 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

- Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn phần ứng có dịng điện Iư. Các thanh dẫn có dịng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực F<small>đt</small>tác dụng làm cho roto quay.

- Khi phần ứng quay được nửa vịng, vị trí các thanh dẫn đổi chổ cho nhau, do có phiến góp đổi chiều dịng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay khơng đổi.

- Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện độngE<small>ư</small>. Ở động cơ điện một chiều sức điện độngE<small>ư</small>còn được gọi là sức phản diện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

- Phương trình điện áp là: U = E

<small>tr</small>

+ R

<small>ư.</small>

.I

<small>ư</small>

1.5 ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

- Loại động cơ này được ứng dụng trong hầu hết mọi lĩnh vực trong cuộc sống như: trong tivi, máy công nghiệp, máy in - photo, đài FM, ổ đĩa DC, trong công nghiệp giao thông vận tải và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn…….

- Đối với động cơ DC nhỏ thường được sử dụng trong các công cụ, đồ chơi và các thiết bị gia dụng khác nhau.

- Trong công nghiệp, động cơ DC được ứng dụng như băng tải và bàn xoay,… việc sử dụng động cơ DC công suất lớn trong các ứng dụng như phanh và đảo chiều

- Động cơ một chiều còn được ứng dụng nhiều trong ngành chế tạo Robot,…

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

1.6 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU.

- Mặc dù được sử dụng rất phổ biến hàng ngày, thế nhưng các em đã biết về ưu điểm và nhược điểm của động cơ điện một chiều hay chưa?

- Về ưu điểm:

<small></small> Có moment mở máy lớn, do đó sẽ kéo được tải nặng khi khởi động (vì thế cho nên chúng thường được sử dụng trong các đầu máy kéo).

<small></small> Có khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt hơn so với những thiết bị khác.

<small></small> Tiết kiệm được điện năng.

<small></small> Bền bỉ, có tuổi thọ lớn.

<small></small> Động cơ điện một chiều có chổi than có hiệu suất tốt.

<small></small> Mật độ mô-men xoắn tương đối cao đối với các động cơ này.

<small></small> Động cơ một chiều chạy êm và phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng.

<small></small> Có khả năng quá tải tốt và nhiễu điện từ nhỏ.

Về nhược điểm:

<small></small> Nhược điểm của động cơ điện một chiều là cấu trúc. Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, giá thành cao nhưng hay hư hỏng trong quá trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên.

<small></small> Có tiếp điểm trượt giữa cổ góp và chổi than gây ra tia lửa điện, nó có thể sẽ gây nguy hiểm, nhất là khi ở trong điều kiện mơi trường dễ cháy nổ và mài mịn cơ học.

<small></small> Có giá thành đắt nhưng cơng suất lại khơng cao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

1.7 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

- Đặc điểm của động cơ là dịng kích từ khơng phụ thuộc vào phụ tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp và điện trở mạch kích từ.

- Để đảm bảo điều kiện trên thì ta mắc động cơ theo các cách mắc sau:

+ Nếu nguồn một chiều có cơng suất và điện áp khơng đổi thì mạch kích từ được mắc song song với mạch phần ứng

+ Khi nguồn một chiều có cơng suất khơng đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập nhau. Lúc này động cơ đượcgọi là động cơ



r

<small>ư</small> : Điện trở cuộn dây phần ứng 

r

<small>cf</small>

:

Điện trở cuộn dây cực từ phụ 

r

<small>b</small> : Điện trở tiếp xúc cuộn bù 

r

<small>ct</small> : Điện trở tiếp xúc chổi điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

- Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức: E<small>ư</small>= ^pN

Trong đó:

 P: Số đơi cực từ chính

 N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

 a: Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

- Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ. Mặt khác, mơ men điện từ Mđt của động cơ được xác định bởi:

- Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mơmen cơ trên trục động cơ bằng mơ men điện từ, ta ký hiệu là M.

=> Nghĩa là: Mđt = Mcơ = M

ω =

^𝑼^ư

<small>𝑲𝜱</small>

-

^{𝑹 + 𝑹}<small>𝒇</small>

<small>𝑲𝜱</small> ^𝟐

. 𝑴

(1.5)

- Đây là phương tình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

a) Đặc tính cơ - điện b) Đặc tính cơ

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

1.8 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

- Chế độ xác lập của động cơ một chiều

Khi đặt lên dây quấn kích từ một điện áp u<small>k</small>nào đó thì trong dây quấn kích từ sẽ có dịng điện i<small>k</small>và do đó mạch từ của máy sẽ có từ thơng φ. Tiếp đó đặt một giá trị điện áp U lên mạch phần ứng thì trong dây quấn phần ứng sẽ có dịng điện I chạy qua. Tương tác giữa dịng điện phần ứng và từ thong kích từ tạo thành mô men điện từ, giá trị mô men điện từ được tính như sau:

M =

^𝒑.𝑵

<small>𝟐𝝅.𝜶</small>

φI = k.φI

(1.6) Trong đó: α- số mạch nhánh song song của dây quấn phần ứng

p- số đôi cực của động cơ

N- số thanh dẫn phần ứng dưới một cực từ

K =

^𝑝.𝑁

<small>2𝜋.𝛼</small> : hệ số kết cấu của máy

Mô men kéo cho phần ứng quay quanh trục, các dây quấn phần ứng quét qua từ thông và trong các dây quấn này cảm ứng suất điện động:

E =

^𝒑.𝑵

<small>𝟐𝝅.𝜶</small>

φω = k.φω

(1.7) Trong đó: ω- là tốc độ góc của roto

Trong chế độ , có thể tính được tốc độ qua phương trình cân bằng điện áp phần ứng:

ω =

^{𝑼−𝑹𝒖.𝑰}

Trong đó : R<small>u</small> - điện trở mạch phần ứng của động cơ.

1.9 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

- Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có 3 tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ, từ thơng động cơ, điện áp phần ứng

U

<small>ư</small>

,

điện trở phần ứng động cơ

1.9.1 PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI ĐIỆN TRỞ PHỤ.

- Đây là phương pháp thường dùng để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều .

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Giả thiết Uư = Uđm = const , Ф = Фđm = const . Muốn thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng ta nối trở phụ Rt và mạch phần ứng . Trong trường hợp này tốc độ khơng

Hình 1.8: Đặc tính cơ của động cơ một chiều khi thay đổi điện trở phụ

Ứng với Rf = 0 ta có độ cứng tự nhiên β<small>TN</small> có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có điện trở phụ. Như vậy, khi ta thay đổi Rf ta được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên.

- Đặc điểm của phương pháp:

+ Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn.

+ Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức ( chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm).

+ Chỉ áp dụng cho động cơ điện có cơng suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cần trục.

+ Đánh giá các chỉ tiêu: Phương pháp này không thể điều khiển liên tục được mà phải điều khiển nhảy cấp. Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải, tải càng nhỏ thì

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

dải điều chỉnh D =

ω

<small>max</small>

/ ω

<small>min</small>càng nhỏ. Phương pháp này có thể điều chỉnh trong dải D = 3 : 1 +) Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn, chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản.

1.9.2 PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG

 - Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển … Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh nhờ tín hiệu điều khiển Uđk. Vì nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ biến đổi này có điện trở trong R<small>b</small> và điện cảm

L

<small>b</small>

k

hác không. Để đưa tốc động cơ với hiệu suất cao trong giới hạn rộng rãi 1:10 hoặc hơn nữa

 Vì từ thơng của động cơ được giữ khơng đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng khơng đổi, cịn tốc độ khơng tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp điều chỉnh này là triệt để.

Hình 1.10: Sơ đồ dùng bộ biến đổi điều khiển điện áp phần ứng

 Giả thiết Uư = Uđm = const , điện trở phần ứng Rư = const > Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm :

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Các đặc tính của động cơ khi giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ

=> Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ của động cơ và hạn chế dịng điện khi khởi động

1.9.3

PHƯƠNG PHÁP THAY ĐỔI TỪ THƠNG Φ

Giả thiết Uư = Uđm = const , R<small>ư</small>= const . Muốn thay đổi từ thơng ta thay đổi dịng điện kích từ Ikt động cơ .

- Tốc độ khơng tải : ω<small>ox</small>= ^Uđm

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

* Nhận xét:

- Khi tăng tốc độ động cơ bằng cách giảm từ thơng thì dịng điện tăng và tăng vượt q mức giá trị cho phép nếu mơmen khơng đổi. Vì vậy muốn giữ cho dịng điện khơng vượt q giá trị cho phép đồng thời với việc giảm từ thơng thì ta phải giảm Mt theo cùng tỉ lệ

- Đặc điểm của phương pháp:

+ Phương pháp này có thể thay đổi tốc độ về phía tăng.

+ Phương pháp này chỉ điều khiển ở vùng tải không quá lớn so với định mức, việc thay đổi từ thông không làm thay đổi dòng điện ngắn mạch.

+ Việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông là phương pháp điều khiển với công suất không đổi.

+ Đánh giá các chỉ tiêu điều khiển: Sai số tốc độ lớn, đặc tính điều khiển nằm trên và dốc hơn đặc tính tự nhiên. Dải điều khiển phụ thuộc vào phần cơ của máy. Có thể điều khiển trơn trong dải điều chỉnh D = 3 : 1. Vì cơng suất của cuộn dây kích từ bé, dịng điện kích từ nhỏ nên ta có thể điều khiển liên tục với 𝜑 ≈ 1

+ Phương pháp này được áp dụng tương đối phổ biến, có thể thay đổi liên tục và kinh tế ( vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dịng kích từ (1 ÷ 10)% Iđm của phần ứng nên tổn hao điều chỉnh thấp).

II. XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG CƠ VÀ CÁC MẠCH VỊNG ĐIỀU CHỈNH (MẠCH DÒNG ĐIỂU CHỈNH DÒNG ĐIỆN VÀ TỐC ĐỘ)

2.1 Mơ tả bài tốn:

Cơ cấu chấp hành phổ biến được sử dụng trong hệ thống điều khiển là động cơ DC. Nó cung cấp chuyển động quay trực tiếp đến các bánh xe, tang trống hoặc dây cáp, ngoài ra nó cịn cung cấp chuyển động tịnh tiến thơng qua bộ truyền động

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

(thanh răng-bánh răng). Mạch điện của phần ứng và mơ hình các lực tác dụng lên Rơ to được thể hiện như hình vẽ sau:

Giả sử rằng từ trường là không đổi và do đó, mơmen của động cơ chỉ tỷ lệ với dịng điện phần ứng i theo hệ số không đổi K<small>t</small>như được chỉ ra trong phương trình dưới đây. Đây được gọi là động cơ điều khiển bằng phần ứng.

T = K

<small>t</small>

. i

- e tỷ lệ thuận với vận tốc góc của trục theo hệ số khơng đổi Ke

e = 𝐊

_𝐞

𝛉

^̇

2.2 Phương trình trạng thái mơ tả động cơ DC

- Áp dụng định luật Kirchoff 2 và định luật 2 Newton ta có:

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

- J = 253; % Moment quán tính tải (kg.m^2) - E = Udm- Iu*Ru; % Suất điện động phần ứng (v)

</div>