LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, chương 3 ppsx

Chương 3: Thiết bò đo lường tốc
độ
Tốc độ truyền động là đại lượng điều chỉnh chính, vì vậy
thiết bò đo tốc độ có vai trò quan trọng quyết đònh tới chất lượng
động và tónh của truyền động. Hiện nay đo tốc độ trong hệ
truyền động, người ta thường dùng máy phát tốc một chiều, phát
tốc xoay chiều và các bộ đo tốc độ xung và số.
1. Máy phát tốc một chiều
Yêu cầu với máy phát tốc một chiều là điện áp một chiều
có chứa ít thành phần xoay chiều tần số cao và tỷ lệ với tốc độ
động cơ, không bò trễ nhiễu về giá trò và dấu so với biến đổi đại
lượng đo. Ngoài ra còn có yêu cầu là điện áp một chiều phát ra
không phụ thuộc vào tải, vào nhiệt độ.
Để đảm bảo yêu cầu trên, máy phát tốc một chiều phải có
từ thông không đổi trong toàn vùng điều chỉnh tốc độ. Vì vậy
phải hạn chế tổn thất mạch từ bằng việc sử dụng vật liệu từ có
từ trễ hẹp và sử dụng lá thép kỹ thuật điện mỏng (hạn chế tổn
thất dòng điện xoay). Độ chính xác của máy phát tốc một chiều
phụ thuộc vào phụ tải, mặt khác nhiệt độ cuộn dây thay đổi ảnh
hưởng tới điện trở phần ứng máy phát làm cho điện áp của máy
phát thay đổi.
Hình 2.12 Đặc tính đo máy phát tốc một chiều
Để đảm bảo chất lượng điều chỉnh, các thành phần xoay
chiều không được vượt quá 10% thành phần một chiều và bảo
đảm quan hệ tuyến tính giữa điện áp ra và tốc độ với sai số nhỏ
nhất là 1%.
Khi từ thông máy phát không đổi đổi, điện áp đầu ra phát
tốc
U
w
= K

w
.w - R
ưp
I - rU
ct
Nếu chọn điện trở đủ lớn và gần đúng, ta có
U

= K

.

Khi có bộ lọc đầu ra thì hàm truyền của máy phát tốc:
F
fF
(p)
p.1
K
)p(
)p(U
f





trong đó:
K
w
- hệ số tỷ lệ

I - dòng tải của máy phát
R
ư
- điện trở phần ứng máy phát
t
fw
- hằng số thời gian bộ lọc.
U0
N
S
N
S
N
S
N
S
&
+
Hình 2.13 Mạch nguyên lý đo tốc độ bằng máy phát tốc một
chiều
2. Máy phát tốc xoay chiều
Phần roto là phần nam châm vónh cửu, stato là cuộn dây.
Điện áp ra máy phát tốc
U
0
= K.

.cosp
p


t
là xoay chiều. Biên độ và tần số của nó tỷ lệ với tốc độ quay.
Phát tốc không xác đònh được chiều quay, nên phải lắp thêm
mạch xác đònh chiều quay. Đối với máy phát một pha dùng 2
cuộn dây đặt lệch nhau 90
o
. Còn đối với máy phát 3 pha phải
dùng mạch xác đònh thứ tự pha để xác đònh chiều quay. Để lấy
tín hiệu ra người ta dùng mạch chỉnh lưu, vì vậy
U
w
còn chứa
sóng điều hòa. Chính vì vậy máy phát tốc xoay chiều có số đôi
cực lớn và tăng số pha.
Hình 2.14 Mạch đo tốc độ bằng máy phát tốc xoay chiều ba pha
3. Đo tốc độ bằng xung và số
Hình 2.15 Đo tốc độ xung bằng đầu đo điện từ
Máy phát tốc xung phát ra z xung trong một vòng quay, tần
số xung ra:
f

=


2
Z
Đo tốc độ xung thường dùng hai loại: dùng điện từ và loại
bằng bán dẫn quang. Để đánh giá chiều quay, ta phải dùng 2
đầu đo đặt lệch nhau 90
o

. Như vậy trên đầu ra của nó ta nhận
được hai tín hiệu A, B lệch nhau 90
o
điện. Xung A sau khi được
sửa xung trong mạch M, lấy sườn trước và đònh độ rộng xung
đưa vào cửa S của trigơ RS.
S = BA
1
và R = BA
2
Như vậy trên đầu Q: Q = 1 khi S = 1 và R = 0 trên hình
2.10 chiều quay ngược chiều kim đồng hồ.
a)
Bộ nhân xung: để nâng cao độ chính xác người ta cần tăng số
lượng xung trong một vòng quay, tuy vậy việc tăng số vạch chia
để tăng số xung trong một vòng quay sẽ bò giới hạn bởi độ tác
động nhanh của phần tử quang điện, thí dụ bán dẫn silic cho
phép tần số 400kHz, hoặc phải tăng kích thước của đóa đo. Nếu
&
+
M
&
&
M S
R
Q
Q&
A
B
A1

A2
hai giới hạn này đã bò giới hạn người ta thiết lập mạch nhân
xung để tăng số xung trên đầu ra.
b)
Lấy tín hiệu tương tự trên đầu ra phát tốc xung với mục đích
tạo ra tín hiệu
U
w
trên đầu ra của phát tốc xung ta dùng mạch
biến đổi
f/U.
Hình 2.16 Đo tốc độ xung bằng đầu đo quang điện
c) Chuyển tín hiệu phát tốc xung ra tín hiệu số
Nếu như trong hệ điều khiển cần lấy số liệu bằng số tín
hiệu tốc độ, thường người ta dùng máy phát tốc xung sau đó
biến đổi ra số đưa vào máy tính. Có 2 phương pháp:
- Đo tần số (đếm xung trong thời gain
T
m
): độ chính xác của
thiết bò đo sẽ lớn nhất khi ở tốc độ cực đại, còn tốc độ càng thấp
thì độ chính xác càng giảm
- Đo chu kỳ (đếm xung nhòp giữa 2 xung): ở tốc độ, độ chính
xác là cao nhất điều này phù hợp với yêu cầu truyền động. Tuy
nhiên nhược điểm là dung lượng bộ đếm tỷ lệ nghòch với tốc độ.
A
B
A1
A2
Q t

t
t
t
t
R =1, S = 0 R = 0, S = 1
Chieu quay thuaọn Chieu quay ngửụùc
Hỡnh 2.17 Maùch xaực ủũnh chieu quay