thiết kế hệ truyền động cho xe Bus chạy điện, chương 6 docx

Chng 6
Tổng hợp và mô phỏng hệ
điều khiển tự động truyền
động điện
I. mô tả động cơ.
Khi đặt trên dây quấn kích từ một điện áp U
k
nào đó thì trong
dây quấn kích từ sẽ có một dòng điện i
k
và do đó mạch kích từ của
máy sẽ có từ thông
. Tiếp đó đặt một giá trị điện áp U lên mạch
phần ứng thì trong dây quấn phần ứng sẽ có dòng điện I chạy qua.
T-ơng tác giữa dòng điện phần ứng và từ thông kích từ tạo thành
mômen điện từ có giá trị:
M =
I
Np
.
2
.

= KI
Trong đó: p là số đôi cực của động cơ
N là số thanh dẫn phần ứng trên một cực từ
a là số mạch nhánh song song của dây quấn phần ứng
K là hệ số kết cấu của máy
Mômen điện từ kéo cho phần ứng quanh trục, các dây quấn phần
ứng quét qua từ thông và trong dây quấn này cảm ứng một sức điện
động.

E =



.
.
2
.

a
Np
= K..
Trong đó: : tốc độ góc của rotor
Trong chế độ xác lập, qua ph-ơng trình cân bằng điện áp phần
ứng ta có:
=

K
IRU
u
R
-
: điện trở mạch phần ứng của động cơ.
II. chế độ quá độ của động cơ điện một
chiều.
Mạch kích từ có hai biến là dòng điện kích từ I
k
và từ thông là
phụ thuộc phi tuyến bởi đ-ờng cong từ hoá lõi sắt.
U

k (P)
= R
k
I
k(P)
+ N
k(P)

(P)
Trong đó:
R
k
: điện trở cuộn dây kích từ
N
k
: số vòng dây của cuộn kích từ
Điện áp mạch phần ứng:
U
(P)
= R
-
.I
(P)
+ L
-(P)
I
(P)
+ N
NP

(P)
+ E
(P)
Trong đó:
R
-
: điện trở mạch phần ứng
N
N
: số vòng dây cuộn kích từ nối tiếp
Ph-ơng trình chuyển động của hệ thống:
M
(P)
M
c(P)
= J
P

Trong đó:
J: mômen quán tính của các phần chuyển động quy
đổi về trục động cơ.
Từ các ph-ơng trình trên, thành lập đ-ợc sơ đồ cấu trúc của động
cơ điện một chiều (hình 4.1)
H4.1 Sơ đồ cấu trúc của động cơ điện 1 chiều
1/Ru
1+p.Tu
1
J.p
Mc
K

N
N
N
k
1
pN
k
N
k
P
k
U
U
k
Ta dùng mô hình tuyến tính hoá quanh điểm làm việc so cấu
trúc trên là phi tuyến mạnh. Tr-ớc hết chọn điểm làm việc ổn định
và tuyến tính hoá đoạn đặc tính từ hoá và đặc tính mômen tải. Độ
dốc của đặc tính từ hoá và đặc tính cơ mômen tải t-ơng ứng là:
K
k
=
K
I



0
,I
k0
B =

C
M
CB
,
B
Tải điểm làm việc xác lập có điện áp phần ứng U
0
, dòng điện
phần ứng I
0
, tốc độ góc
B
, điện áp kích từ U
k0
, từ thông
0
, dòng
điện kích từ I
k0
và mômen tải M
CB
. Biến thiên nhỏ của các đại l-ợng
t-ơng ứng:
U(p), I(p), (p), U
k
(p), I
k

(p) và M
C
(p).
Nh- vậy điện áp mạch phần ứng:
U
0
+ U(p) = R
-
[I
0
+ I(p)] + p.L
-
[I
0
+ I(p)] + K[
0
+
(p)].[
B
+(p)]
Mạch kích từ:
U
k0
+ U
k
(p) = R
k
[I
k0
+ I

k
(p)] + p.L
k
[I
k0
+ I
k
(p)]
Ph-ơng trình chuyển động cơ học:
K[

0
+ (p)][I
0
+ I(p)] [M
B
+ M
C
(p)] = J[
B
+ (p)]
Nếu bỏ qua các vô cùng bé bậc cao thì từ các ph-ơng trình trên
có thể viết đ-ợc các ph-ơng trình của gia số:
U(p) [K.
B
.(p) + K
0
(p)] = R
-
I(p).(1 + p.T

-
)
U
K
(p) = R
k
.I
k
(p).(1 + p.T
k
)
K.I
0
.(p) + K(p)I(p) - M
C
= J.p.(p)
Nh- vật sơ đồ cấu trúc đ-ợc tuyến tính hoá của động cơ một
chiều kích từ độc lập đ-ợc thể hiện trên hình 4-2:
Hình 4-2 Sơ đồ cấu trúc đ-ợc tuyến tính hóa của động cơ
Iii. Thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền
động điện.

Mục tiêu cơ bản của hệ điều chỉnh tự động truyền động điện là
phải đảm bảo giá trị yêu cầu của các đại l-ợng điều chỉnh mà
không phụ thuộc vào các tác động của các đại l-ợng nhiễu lên hệ
điều chỉnh.
Bất cứ một hệ thống điều chỉnh nào cũng đòi hỏi đại l-ợng điều
chỉnh bám theo chính xác tín hiệu điều khiển trong chế độ xác lập,
tựa xác lập và quá độ. Trong đó, độ ổn định và độ chính xác điều
chỉnh là hai chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhất của một hệ thốnh tự

động.
Khi thiết kế hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện cần
phải đảm bảo hệ thực hiện đ-ợc tất cả các yêu cầu đặt ra, đó là các
yêu cầu về công nghệ, các chỉ tiêu chất l-ợng và các yêu cầu kinh
tế.
Nh- vậy, để đáp ứng các chỉ tiêu công nghệ trong hệ điều chỉnh
tự động truyền động điện của hệ truyền động xe buýt chạy điện ta
sử dụng hai mạch vòng điều chỉnh:
+ mạch vòng điều chỉnh dòng điện ổn định mômen
1/Ru
1+p.Tu
1
J.p
U
Uk
B
k
KWBKWB
k
KK
1+p.Tu
1/Ru
I
M MC
Ik
+ m¹ch vßng ®iÒu chØnh tèc ®é - æn ®Þnh tèc ®é
S¬ ®å cÊu tróc chung cña hÖ (h×nh 4-3).
H×nh 4-3 S¬ ®å cÊu tróc chung cña hÖ ®iÒu chØnh tù ®éng
M
C

S
ow
S
oi
R
I
R
w