Đồ án: Đánh giá chất lượng và hiệu chỉnh hệ thống hệ truyền động hệ T-Đ pptx

Đồ án tốt nghiệp
Đồ án: Đánh giá chất lượng và hiệu
chỉnh hệ thống hệ truyền động hệ T-Đ
-6-
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU VỀ MÁY MÀI TRÒN 3A130.………………… … 7
I. Đặc điểm công nghệ…………………………………………………………… 7
II. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài ……… 7
1. Truyền động chính………………………………………………………………9
2. Truyền động ăn dao…………………………………………………….…… 10
3. Truyền động phụ…………………………………………………………… 10
III. Máy mài 3A 130…………………………… ……………………………… 10
1. Giới thiết bị điện của máy………………………………………… …… 11
2. Nguyên lý làm việc của sơ đồ…………………………………………………11
3. Liên động và bảo vệ………………………………………… ………………13
4.Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khuếch đại từ - động cơ… 13
CHƯƠNG II - THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG …………….15
I. Giới thiệu phương án truyền động dùng hệ T - Đ …………………… … 15
1. Nguyên lý điều chỉnh tôc độ hệ T - Đ…………………………………………16
2. Đặc tính cơ…………………………………………………………………….16
3. Đánh giá chất lượng hệ thống T - Đ………………………………………… 18
II. Tính chọn mạch động lực…………………………………………………….18
1. Lựa chọn sơ đồ mạch động lực……………………………………………… 18
2. Lựa chọn phương án mạch lực và tính chọn các thiết bị cho mạch lực……….21
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN 31
I. Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển………………………………………….31
1. Yêu cầu của mạch phát xung điều khiển 31

2. Cấu trúc mạch điều khiển theo pha đứng…………………………………… 32
3. Nguyên lý làm việc…………………………………………………………….33
II. Thiết kế mạch phát xung điều khiển
1. Mạch đồng bộ hoá và phát xung răng cư¬a…………………………………….33
-7-
Đồ án tốt nghiệp
2.Khâu so sánh……………………………………………………………………35
3 . Khâu tạo xung……………………………………………………………… 36
III. Tính toán các thông số của mạch điều khiển……………………………….40
1. Tính biến áp xung………………………………………………………………42
2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng 42
3. Tính chọn tầng so sánh 43
4. Chọn khâu đồng pha 44
5. Tính chọn máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha……………………………….45
6. Tính toán thiết kế mạch vòng tự động điều chỉnh.¬¬¬¬ 45
7. Tính hệ số khuếch đại của bộ biến đổi…………………………………………51
8. Tính hệ số khuếch đại trung gian……………………………………………….52
CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ TRUYỀN
ĐỘNG…………………………………………………………………….53
I. Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ truyền động ………………………………… 53
1. Giới thiệu sơ đồ:……………………………………………………………….53
2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống…………………………………………………54
II. Nguyên lý làm việc của hệ thống…………………………………………… 56
1. Nguyên lý khởi động………………………………………………………….56
2. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ………………………………………………….56
3. Nguyên lý ổn định tốc độ…………………………………………………… 58
CHƯƠNG V : XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÂU TRÚC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG……… 59
I. Đặt vấn đề……………………………………………………………………….59
II. Xây dựng Sơ đồ cấu trúc hệ thống ………………………………………… 59
1. Mô tả toán học chỉnh lưu điều khiển………………………………………… 59

2. Mô tả toán học động cơ một chiều kích từ độc lập…. ……………………… 60
3. Bộ khuếch đại tỷ lệ và máy phát tốc………………………………………… 62
4. Xây dựng sơ đồ cấu trúc……………………………………………………….62
CHƯƠNG VI : XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG……… 67
I. Xây dựng đặc tính tĩnh 67
1. Đặc tính cao nhất……………………………………………………………… 67
2. Đặc tính thấp nhât……………………………………………………………….68
2. Kiểm tra chất lượng tĩnh……………………………………………………… 69
-8-
Đồ án tốt nghiệp
II. Xét tính ổn định của hệ thống…… ……………………………………… 70
1. Tiêu chuẩn ổn định đại số……………… ………………………………….…70
2 Xét tính ổn định…………………………………………… …………… …71
CHƯƠNG VII : Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab………… 72
I. Giới thiệu phần mền simulink…………………………………………………72
II. Hàm truyền của các khâu
1. Hàm truyền của khâu phản hồi tốc độ…………………………………….… 72
2 Hàm truyền của khâu phản hồi dòng điện………………… …………… …72
3. Hàm truyền bộ biến đổi …………………………………………………… 73
4. Đặc tính động……………………………………………………………….…73
III. Mô phỏng hệ thống……………………………………………………… ….73
1. Mô phỏng bộ biến đổi………………………………………………… …….73
2. Mô phỏng động cơ điện……………………………………………………….74
3. Mô phỏng hoạt động mạch vòng dòng điện………………………………… 75
4. Mô phỏng khâu phản hồi tôc độ của hệ thống……………………………… 75
Kết luận…………………………………………………………………………… 77
Tài liệu tham khảo 78
-9-
Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có liên
quan chặt chẽ đến điện khí hoá và tự động hóa.Việc tăng năng suất lao động và giảm
giá thành thiết bị điện là hai yêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện. Một
bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một bên lại yêu cầu hạn chế số lượng thiết
bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp. Vậy việc lựa chọn một hệ thống truyền động
điện và tự động hoá thích hợp cho máy sản xuất là một bài toán khó.
Sau thời gian học tập tại trường ĐHSPKT Vinh, em đã nhận đồ án tốt nghiệp
Trang bị điện với đề tài:
Đánh giá chất lượng và hiệu chỉnh hệ thống hệ truyền động hệ T-Đ
Sau 2 tháng làm đồ án với sự nổ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của Thầy
giáo Nguyễn Anh Tuấn và các thầy cô trong khoa, nay đồ án tốt nghiệp của em đã
được hoàn thành.
Đồ án của em bao gồm năm chương chính sau:
Chương I: Tổng quan về hệ truyền động T-Đ.
Chương II: Mô hình hoá hệ truyền động T-Đ.
Chương III: Ứng dụng Matlap và Simulink để đánh giá chất lượng hệ truyền
động T-Đ.
Chương IV: Các phương pháp hiệu chỉnh hệ truyền động T-Đ.
Chương V: Hiệu chỉnh hệ thống hệ truyền động T-Đ.
Đồ án của em đã hoàn thành, song do kiến thức cũng như tài liệu còn nhiều hạn
chế nên không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em kính mong sự đóng góp ý kiến của
các thầy cô để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn và bản thân em có kinh
nghiệm bổ sung kiến thức được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Lê Duy Hoàng
-10-
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ

Khi thiết kế phương án truyền động cho một hệ thống thì ta có thể có nhiều
phương án. Tuy nhiên một phương án thì có một ưu nhược điểm nhất định. Vấn đề đặt
ra là phải lựa chọn phương án nào để phù hợp với yêu cầu công nghệ đề ra người thiết
kế phải đưa ra được phương án nào tối ưu nhất phù hợp nhất về các chỉ tiêu kinh tế, kỹ
thuật.
Đối với các hệ thống mà không có yêu cầu cao thì có thể dùng động cơ điện xoay
chiều với hệ thống điều khiển đơn giản, còn đối với những hệ thống có yêu cầu cao về
chất lượng thì nên dùng động cơ điện một chiều và các hệ thống điều khiển có khả
năng tự động hoá cao. Đối với hệ thống này thì bộ bién đổi ở trong mạch điều khiển
có vai trò rất quan trọng nó quyết định cho chất lượng của hệ thống. Bộ biến đổi ở đây
có thể là Thyristo hoặc là máy phát điện một chiều.
Việc so sánh và chọn lựa phương án truyền động hợp lý nhất có ý nghĩa rất quan
trọng nó được thể hiện qua các mặt sau :
- Đảm bảo được yêu cầu công nghệ của máy sản xuất đề ra .
- Đảm bảo độ làm việc lâu dài và tin cậy.
- Giảm giá thành sản phẩm và tăng năng suất lao động.
- Khi xảy ra hỏng hóc có thể sữa chữa và thay thế dễ dàng.
I. KHÁI NIỆM CHUNG
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các máy sản xuất ngày một
đa dạng, đa năng hơn dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp, đòi hỏi độ
chính xác cao và tin cậy
Một hệ thống truyền động điện không những phải đảm bảo yêu cầu công nghệ mà
còn phải đảm bảo có một chế độ đặt trước ổn định như về thời gian quá độ, dải điều
chỉnh, ổn định tốc độ…Tuỳ theo các loại máy công tác mà có nhũng yêu cầu khác
nhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mômen với độ chính xác cao nào đó trước sự
-11-
Đồ án tốt nghiệp
biến đổi của tải và các thông số nguồn…Do đó bộ biến đổi năng lượng điện xoay
chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rãi.
Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau chế tạo ra như hệ thống

máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van chúng được điều khiển theo những nguyên tắc
khác nhau với những ưu, nhược điểm khác nhau.
Khi có một yêu cầu kỹ thuật sẽ có nhiều phương án lựa chọn, giải quyết song mỗi
phương án lại có một số ưu, nhược điểm khác nhau về ứng dụng của chúng trong từng
hoàn cảnh cụ thể cho phù hợp yêu cầu. Để đáp ứng các yếu tố có sử dụng hài hoà giữa
các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật.
Với những hệ thống truyền động đơn giản, không có yêu cầu cao về chất lượng và
truyền động thì ta nên dùng động cơ xoay chiều đơn giản song với những hệ thống có
yêu cầu cao về chất lượng và truyền động, về thay đổi tốc độ, độ chính xác thì người
ta thường chọn động cơ một chiều có dải điều chỉnh phù hợp.
Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan trọng. Nó
quyết định đến chất lượng của hệ thống do vậy việc lựa chọn phương án và lựa chọn
bộ biến đổi thông qua việc xét các hệ thống.
Cho đến nay trong công nghiệp sử dụng bốn loại bộ biến đổi chính:
- Bộ biến đổi máy điện gồm: động cơ sơ cấp kéo máy phát một chiều hoặc máy
điện khuếch đại (KĐM).
- Bộ biến đổi điện từ: khuếch đại từ (KĐT).
- Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn: chỉnh lưu tiristo.
- Bộ biến đổi xung điện áp một chiều: tiristo hoặc tranzito.
Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi mà ta có các hệ truyền động như sau:
- Hệ truyền động máy phát-động cơ (F-Đ)
- Hệ truyền động máy điện khuếch đại-động cơ (MĐKĐ-Đ).
- Hệ truyền động khuếch đại từ-động cơ (KĐT-Đ).
- Hệ truyền động chỉnh lưu tiristo-động cơ (T-Đ).
- Hệ truyền động xung áp-động cơ (XA-Đ).
-12-
Đồ án tốt nghiệp
II. HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHÁT-ĐỘNG CƠ
2.1. Hệ thống máy phát – động cơ đơn giản
Là bộ dùng một máy phát điện để cấp cho động cơ có thể là máy phát xoay chiều,

một chiều, thay đổi mạch phần ứng…

• AK động cơ xoay chiều KĐB ( hệ thống công suất lớn sử dụng động cơ đồng bộ)
kéo các máy F, K quay với tốc độ không đổi.
• Máy phát kích thích K cung cấp kích thích cho động cơ một chiều và máy phát F.
• Máy phát F cung cấp cho mạch phần ứng của động cơ Đ kéo máy sản xuất.
 Nguyên lý làm việc của hệ thống:
Động cơ xoay chiều AK kéo các máy phát K, F quay với tốc độ không đổi. Máy
phát K là máy phát tự kích phát ra điện áp cung cấp kích thích cho máy phát F và động
cơ Đ.
Nhờ có kích thích, máy phát F phát ra điện áp cung cấp cho động cơ Đ. Động cơ
Đ quay kéo theo máy công tác quay. Trong quá trình làm việc từ thông động cơ giữ
nguyên.
Để điều chỉnh tốc độ tiến hành thay đổi kích thích máy phát ( nhờ biến trở ).
Để đảo chiều quay đảo chiều dòng kích từ máy phát nhờ cầu dao đảo chiều.
-13-
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống F – Đ đơn giản
Đồ án tốt nghiệp
 Phương tình đặc tính:
deĐ
uFuĐF
.φC
)rI(rE
n
+−
=
=
deĐ
uFuĐFFEF
.φC

)rI(r.φ.nC +−
(1.1)
 Nhược điểm của hệ F - Đ đơn giản:
- Đặc tính cơ mềm hơn đặc tính tự nhiên
- Khi phụ tải thay đổi làm tốc độ động cơ thay đổi, không có khả năng ổn định tốc
độ. Đưa các khâu phản hồi để ổn định tốc độ động cơ.
2.2. Hệ thống máy phát động cơ với các phản hồi
2.2.1. Hệ thông F-Đ với phản hồi dương dòng điện phần ứng
Trong quá trình làm việc khi có sự biến động của phụ tải làm tốc độ của động cơ
cũng thay đổi theo. Điều đó không đáp ứng được yêu cầu ổn định tốc độ của hệ. Đưa
phản hồi dương dòng điện vào, tốc độ của hệ thống được duy trì không đổi. Sơ đồ
nguyên lý của hệ thống F - Đ với phản hồi dương dòng điện phần ứng như hình 1.2.
Thay vì sử dụng máy phát kích thích K, người ta đưa vào hệ thống máy điện
khuyếch đại từ trường ngang. Đó là máy điện một chiều đặc biệt có 2 cặp chổi than,
trong đó có một cặp ngang trục được nối ngắn mạch. Nhờ vậy dòng điện chạy trong
dây quấn ngang trục khá lớn tạo ra từ trường của máy lớn nên hệ số khuyếch đại của
máy rất lớn. Trên máy có nhiều cuộn kích thích, trong đó có một cuộn chủ đạo được
cung cấp từ nguồn một chiều độc lập có thể thay đổi được trị số. Các cuộn còn lại
được nối với các khâu phản hồi. Từ trường do các cuộn phản hồi cùng chiều hoặc
ngược chiều với từ trường chính là do tính chất của phản hồi.

- Phản hồi dòng điện lấy trên điện trở R
s
, tạo ra s.t.đ F
2
cùng chiều F
1
s.t.đ kích thích
của máy khuyếch đại:
-14-

Hình 1.2. Hệ thống F - Đ với phản hồi dương dòng điện phần ứng
Đồ án tốt nghiệp
F = F
1
+ F
2
(1.2)
 Điều chỉnh tốc độ:
• Bằng thay đổi s.t.đ chủ đạo F
1
( nhờ biến trở )
• Từ thông động cơ giữ nguyên.
• Quá trình ổn định tốc độ trên đồ thị
• Tác động của khâu phản hồi khi khởi động: Cưỡng bức khởi động
Khắc phục: đưa khâu phản hồi âm áp kết hợp.
2.2.2.Hệ thống F-Đ với phản hồi âm áp - dương dòng kết hợp


Phản hồi âm điện áp phần ứng lấy trên điện trở R
s
. Dòng điện chạy qua cuộn W
3
tạo ra sức từ động F
3
ngược chiều F
1
.
Phương trình cân bằng sức từ động: F = F
1
+ F

2
- F
3
(1.3)
Khi đưa khâu phản hồi áp kết hợp, quá trình ổn định tốc độ diễn ra nhanh hơn,
đồng thời khắc phục được hiện tượng cưỡng bức khởi động. Có thể điều chỉnh được
gia tốc khởi động thông qua kết hợp điều chỉnh các hệ số phản hồi.
 Ưu điểm:
- Sử dụng thiết bị tĩnh, đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt và hiệu chỉnh.
 Nhược điểm:
- Gây tổn thất trong mạch. Đặc tính cơ mềm.
-15-
Hình 1.3. Hệ thống F - Đ với phản hồi âm áp - dương dòng kết hợp.
Đồ án tốt nghiệp
- Vùng tốc độ thấp bị hạn chế nên phạm vi điều chỉnh tốc độ nhỏ.
2.2.3. Hệ thống F-Đ với phản hồi âm tốc độ

Phản hồi được thực hiện qua máy phát tốc. Rotor của FT được nối đồng trục với
rotor động cơ. Điện áp phát ra của FT tỉ lệ bậc nhất với tốc độ của ĐC.
Phương trình cân bằng sức từ động:
41
FFF
−=
. (1.4)
Phản hồi âm tốc độ vừa ổn định được tốc độ của hệ truyền động vừa tự động điều
chỉnh gia tốc của hệ khi khởi động.
Có thể tiến hành điều chỉnh ở vùng tốc độ rất thấp do đó mở rộng được phạm vi
điều chỉnh. Chất lượng điều chỉnh cũng như ổn định tốc độ rất tốt. Phản hồi này được
sử dụng rất rộng rãi.
2.2.4. Hệ thống F-Đ với phản hồi có ngắt

a. Phản hồi âm dòng có ngắt
Khi thực hiện các phản hồi trong hệ, tốc độ động cơ được duy trì không đổi theo
tốc độ đặt cho trước. Khi xảy ra quá tải, động cơ có thể bị cháy. Việc sử dụng các thiết
bị bảo vệ có thể gây phức tạp cho quá trình vận hành. Do đó người ta đưa vào hệ
thống khâu phản hồi âm dòng có ngắt.
Phản hồi bao gồm một khâu phản hồi âm dòng điện phần ứng và một khâu so sánh
như hình 1.5. Khi dòng điện phần ứng chưa vượt khỏi trị số cho phép, van D không
dẫn dòng, s.t.đ F
4
= 0. Khi dòng điện vượt quá trị số chỉnh định, van D mở, F
4
≠ 0 làm
-16-
Hình 1.4. Hệ thống F - Đ với phản hồi âm tốc độ
Đồ án tốt nghiệp
giảm s.t.đ của MĐKĐ, dẫn đến kích thích máy phát giảm, động cơ giảm tốc độ, đường
đặc tính dốc đến n = 0.
• Sơ đồ:

b. Phản hồi âm áp có ngắt
Khi chỉ sử dụng phản hồi âm điện áp để ổn định tốc độ động cơ làm giảm tổn thất
trong quá trình điều chỉnh tốc độ, tuy nhiên, trong quá trình khởi động, phản hồi sẽ
làm chậm gia tốc của hệ. Khâu ngắt nhằm không cho phản hồi tham gia vào quá trình
khởi động của hệ. Khi quá trình khởi động kết thúc, phản hồi được đưa vào để ổn định
tốc độ động cơ.
Để thực hiện ngắt, người ta cũng dùng khâu so sánh như hình 1.6. Khi khởi động,
van D khoá, phản hồi không tham gia. Kết thúc khởi động, D mở qua cuộn W
5
có
dòng điện tạo ra s.t.đ F

5
ngược chiều F
1
để ổn định tốc độ động cơ.
• Sơ đồ:
-17-

Hình 1.5. Hệ thống F - Đ với phản hồi âm dòng có ngắt

Hình 1.6. Hệ thống F - Đ với phản hồi âm áp có ngắt
Đồ án tốt nghiệp
III. HỆ TRUYỀN ĐỘNG TIRISTOR -ĐỘNG CƠ (T-Đ)
Hệ truyền động T - Đ có nhiệm vụ trực tiếp biến đổi dòng xoay chiều thành một
chiều cấp cho động cơ mà không qua một khâu trung gian nào. Bên cạnh đó việc biến
đổi năng lượng nó còn có khả năng điều chỉnh suất từ động đầu ra của bộ biến đổi.
•Sơ đồ nguyên lý:
Trong đó :
Đ: là động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
U
ph
: Điện áp phản hồi.
U
cđ
: Điện áp chủ đạo.
U
d
: Điện áp 1 chiều sau chỉnh lưu đặt vào phần ứng động cơ.
Bộ chỉnh lưu : Biến điện áp xoay chiều thành một chiều.
Hệ T-Đ là hệ TĐ động cơ điện 1 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 cảm

của động cơ thông qua các bộ BĐ chỉnh lưu dùng Thyristor.
• Sơ đồ khối :
I
kt
: dòng điện kích từ.
Ct
1
, Ct
2,
CL
3
: Bộ chỉnh lưu (được nối theo sơ đồ hình tia, hình cầu)
-18-
BĐK
BCL
Đ
U
p
h
U
c
đ
CKĐ
Đồ án tốt nghiệp
- Đặc tính cơ của hệ truyền động T-Đ.
+ Chế độ dòng điện liên tục.
Dòng điện chỉnh lưu chính là dòng điện phần ứng.
Dựa vào sơ đồ thay thế viết được phương trình đặc tính.
.φC
.IXR

φC
cosαU
n
e
K
e.
d0
+
−=

.M
.φ.CC
XR
φC
cosαU
n
2
Me
K
e.
d0
+
−=
Với :
cosαUU
d0dα
=
X
k
: đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van.

Họ đặc tính song song và mềm hơn đặc tính tự nhiên. Do tính chất dẫn dòng 1
chiều của van các đặc tính nằm bên phải mặt phẳng toạ độ.
Từ phương trình đặc tính:
- Khi => U
d
= U
do
- U
do

- Khi
2
π
α0 ≤≤
. Bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu:
Động cơ làm việc ở chế độ động cơ khi E > 0
Động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược khi E đổi chiều.
- Khi . BBĐ làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc:
Động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính thế năng.
Dòng điện trung bình của mạch phần ứng:
k
d
XR
UE
I
+
−
=
Phương trình đặc tính tốc độ:
.I

.θC
XR
.θC
a)cos(πU
n
e
K
e
do
+
−
−
=

-19-
Đồ án tốt nghiệp
+ Chế độ dòng điện gián đoạn:
Trong tính toán người ta quan tâm đến biên giới của chế độ dòng liên tục và dòng
gián đoạn. Đường biên liên tục là một đường elíp. Để giảm độ lớn của trục nhỏ elíp,
tăng số pha của chỉnh lưu.Tuy nhiên khi tăng số pha chỉnh lưu, sơ đồ điều khiển sẽ
phức tạp.
3.1. Sơ đồ nối dây hình tia

•Đặc điểm của sơ đồ nối dây hình tia:
- Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn cung cấp.
- Các van có một điện cực cùng tên nối chung, điện cực còn lại nối với nguồn xoay
chiều. Nếu điện cực nối chung là katôt, ta có sơ đồ katôt chung, nếu điện cực nối
chung là anôt, ta có sơ đồ nối anôt chung.
- Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều m pha phải có điểm trung tính. Trung tính
nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu.

3.2. Sơ đồ hình cầu
Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu cầu:
- Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của điện áp nguồn cung cấp, trong đó có m van
có katôt nối chung (các van 1, 3, 5) tạo thành cực dương của điện áp nguồn; m van có
anôt chung ( 2, 4, 6) tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu.
-20-
Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL - Đ
hình tia 3 pha và sơ đồ thay thế
Đồ án tốt nghiệp
- Mỗi pha của điện áp nguồn nối với 2 van, 1 ở nhóm anôt chung, 1 ở nhóm katôt
chung.


3.3. Nhận xét chung
 Ưu Điểm:
Hệ T-Đ có độ tác động nhanh cao, không gây ồn ào và dễ tự động hóa 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 lượng các đặc tính tĩnh
và các đặc tính động của hệ thống.
 Nhược điểm:
- Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có biểu đồ đập mạch cao, gây đến tổn
thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống
- Chuyển đổi làm việc khó khăn hơn do đường đặc tính trong mặt phẳng toạ độ.
- Trong thành phần của hệ biến đổi có máy biến áp nên hệ số cosφ thấp.
- Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó khăn đối
với các hệ thống đảo chiều.
- Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp với những truyền
động có tải nhỏ.
-21-
Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL – Đ

hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II
MÔ HÌNH HOÁ HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ
I. MÔ TẢ TOÁN HỌC TRẠNG THÁI CỦA HỆ ĐIỀU TỐC
 Xét cho hệ điều tốc với mạch vòng phản hồi âm tốc độ.
Các bước để mô tả:
Bước 1: Dựa vào quy luật vật lý của các phần tử để viết ra phương trình vi phân mô tả
trạng thái động.
Bước 2: Xây dựng cấu trúc, trạng thái động của từng phần tử và cùa hệ điều tốc.
Bước 3: Tìm hàm truyền của hệ
→
xét đến điều kiện ổn định.
1.1. Động cơ một chiều kích từ độc lập
U
d
= I
d
.R
d
+ L
d
.
dt
dI
d
+ E
Đ
(1)
M

d
– M
c
=
375
GD
2
.
t
n
d
d
(2)
E
Đ
= C
e
.n
M
d
= C
m
.I
d
; M
c
= C
m
.I
c

C
m
=
π
30
.C
e
Trong đó: T
e
=
d
d
R
L
: Hằng số quán tính điện từ.
T
m
=
375
GD
2
.
em
d
.CC
R
: Hằng số quán tính cơ học.
( Hoặc: T
m
=

2
d
) (kφ
J.R
)
Từ (1):
⇔
U
d
- E
Đ
= R
d
(I
d
+ T
e
.
dt
dI
d
)

→
L
U
d
(p) - E
Đ
(p) = R

d
(T
e
.P +1)I
d
(p)

⇒
1pT
R
1
(p)E(p)U
(p)I
e
d
Đd
d
+
=
−
(1
'
)
-22-
Đồ án tốt nghiệp
Từ (2):
⇔
I
d
– I

c
=
375
GD
2
.
t
n
d
d
=
em
2
.C375.C
GD
.
t
Đ
d
dE
=
d
m
R
T
.
t
Đ
d
dE

→
L
I
d
(p) – I
c
(p) =
d
m
R
PT
.E
Đ
(p)

⇔
(p)I(p)I
(p)E
cd
Đ
−
=
pT
R
m
d
(2
'

)
Mô tả dưới dạng sơ đồ cấu trúc:

(1’)
⇒

(2’)
⇒




⇒

⇔
-23-
U
d
(p)
E
Đ
(p)
I
d
(p)
1pT
1/R
e
d
+

(-)
E
Đ
(p)
I
d
(p)
dT
R
m
d
(-)
I
c
(p)
e
C
1
E
Đ
(p)
n(p)
n(p)
U
d
(p)
I
d
(p)
1pT

1/R
e
d
+
(-)
E
Đ
(p)
dT
R
m
d
I
c
(p)
e
C
1
(-)
n(p)
U
d
(p)
1pT
1/R
e
d
+
(-)
E

Đ
(p)
dT
R
m
d
I
c
(p)
e
C
1
(-)
R
d
(T
e.
p+1)
Đồ án tốt nghiệp
⇔

1.2. Bộ chỉnh lưu xoay chiều một chiều

τ
: thời gian trễ.
- Tia 1 pha:
τ
=10 (ms).
- Tia 2 pha, cầu 1 pha:
τ

= 5(ms).
- Tia 3 pha:
τ
= 3.33(ms).
- Tia 6 pha, cầu 3 pha:
τ
= 1.67(ms).
U
d
= U
đk
.k
b
.(t -
τ
)
→
U
d
(p)= U
đk
(p).
1pT
.ek
BĐ
τp
b
+
−

→
L
U
d
(p)= U
đk
(p).k
b
.e
τp−
( Coi T
BĐ
≈
0)
⇒
n!
pτ

2!
pτ
1!
τp
1
k
e
k
.ek
(p)U
(p)U
nn22

b
τp
b
τp
b
đk
d
++++
===
−
Trong đó:
0
n!
pτ

2!
pτ
nn22
=++

⇒
1τp
k
(p)U
(p)U
b
đk
d
+
=

Sơ đồ cấu trúc:
1.3. Bộ khuyếch đại tỷ lệ và máy phát tốc
•Bộ khuyếch đại tỷ lệ.
Wp(p)=
p
k
ΔUv(p)
Udk(p)
=
•Máy phát tốc.
W
FT
(p)=
γ
n(p)
(p)U
FT
=
-24-
Rd(T
e
p+1)
1pTpTT
1/C
m
2
em
e
++
Ic(p)

(-)
U
d
(p)
n(p)
U
đk
(p)
1τ.p
k
b
+
U
d
(p)
Đồ án tốt nghiệp
1.4. Sơ đồ cấu trúc trạng thái động hệ thống điều tốc mạch vòng kín phản hồi âm
tốc độ
Giả thiết Ic(p)= 0:
F(p)=
1)p
m
T
2
p
e
T
m
1)(T.p(
Đ

k
b
k
p
γk
1
1)p
m
T
2
p
e
T
m
(T
Đ
k
.
1τp
b
k
.
p
k
cdmax
U
n(p)
+++
+
++

+
=
τ
Đ
k
b
k
p
γk1)p
m
T(τ
2
τ)p
e
(T
m
T
3
τp
e
T
m
T
Đ
k
b
k
p
k
F(p)

++++++
=⇒
Trong đó: 1+
Đbp
kkγk
= k
ht
=k

M(p)
N(p)
1.p
1k
m
Tτ
2
.p
1k
τ)
e
(T
m
T
3
.p
1k
τ
e
T
m

T
1k
Đ
.k
b
.k
p
k
F(p) =
+
+
+
+
+
+
+
+
+
=⇒
Phương trình đặc trưng M(p)= 0 là:
01.p
1k
m
Tτ
2
.p
1k
τ)
e
(T

m
T
3
.p
1k
τ
e
T
m
T
=+
+
+
+
+
+
+
+
⇔
Điều kiện ổn định: Theo tiêu chuẩn Hunrwitz
0
1k
.Te.τ
m
T
1k
m
Tτ
.
1k

τ)
e
(T
m
T
>
+
−
+
+
+
+

⇒
k <
.τ
e
T
e
T
m
T.τ
m
T
2
τ ++
.
-25-
Ic(P)
Ucđ(p)

(-)
1τP
Kp
+
Ud(p)
Kp
1pTpTT
1/C
m
2
em
e
++
R
d
(T
e
p+1)
Uđk(p)
γ
n(p)
Đồ án tốt nghiệp
II. THÍ DỤ MINH HỌA
Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số như sau:
P
đm
= 0,75 kW; U
đm
= 220V; R
ư

= 4,11
Ω
; n
đm
= 2500 (V/ph); I
đm
= 4,01(A)
85%η
đm
=
; D = 30/1; S
t

≤
5%; GD
2
=10(N.m
2
).
Bộ biến đổi: cầu 3 pha, tổng trở mạch
11,4R
d
=
(
Ω
); L
d
= 0,12 (H).
1) Đánh giá chất lượng hệ thống hở:
đm

I
đm
kφ
u
R
đm
kφ
dm
U
đm
ω −=
⇒
k
đm
φ
=
0,777.9,55
đm
n
đm
I
u
R
đm
U
=
−
Mặt khác:
0,0814
9,55

0,777
9,55
dm
kφ
Ce ===
) 204(v/p
Ce
d
.R
đm
I
n
Δ
=
=
Sai lệch tĩnh lớn nhất:
7,54%1.100
2042500
204
.100
Δn
đm
n
Δn
t
S =
+
=
+
=

Hệ số khuếch đại của động cơ:
12,285
0,0814
1
Ce
1
K
Đ
===

Hằng số quán tính điện từ của động cơ:
( )
s0,03
4,11
0,12
R
L
T
d
d
e
===
Hằng số quán tính cơ học:
( )
s1,74.π
.30375.0,0814
10.4,11
C375C
RGD
T

2
me
d
2
m
===
Hệ số khuếch đại bộ khuếch đại của bộ biến đổi:
55
ΔU
ΔU
K
dk
d
b
==
Hằng số thời gian của bộ biến đổi:
0,00167(s)1,67(ms)τ ==
Hệ số phản hồi âm dòng có ngắt
β
:
0,1918
4,01.1,3
1
I
U
β
ng
ng
===
(

)1,3II
đmng
=
 Sơ đồ cấu trúc hệ thống hở và bộ chỉnh lưu của động cơ như sau:(giả thiết I
c
(p) =0)
a. Sơ đồ cấu trúc hệ thống hở: b. Sơ đồ cấu trúc bộ chỉnh lưu:

-26-
11,74p0,052p
12.285
2
++
U
d
(p)
n(p)
U
d
(p)
U
đk
(p)
100167.0
55
+
p
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG III
ỨNG DỤNG MATLAB VÀ SIMULINK ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT

LƯỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG T-Đ
I. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAP VÀ SIMULINK
MATLAB – phần mềm nổi tiếng của công ty MathWorks, là một ngôn ngữ hiệu
năng cao cho tính toán kỹ thuật như được viết trong logo của phần mềm này. Nó tích
hợp tính toán, hiện thị và lập trình trong một môi trường dễ sử dụng. Các ứng dụng
tiêu biểu của MATLAB bao gồm:
− Khả năng tính toán mạnh.
− Phát triển thuật toán.
− Chứa Simulink là môi trường mạnh để mô phỏng các hệ thống động học tuyến
tính và phi tuyến.
− Đồ họa khoa học và kỹ thuật.
− Phát triển ứng dụng với các giao diện đồ họa.
− Có kiến trúc mở, ủng hộ việc xây dựng thêm các module tính toán kỹ thuật theo
chuẩn công nghiệp.
Tên của phần mềm MATLAB bắt nguồn từ thuật ngữ “Matrix Laboratory”. Đầu
tiên nó được viết bằng FORTRAN để cung cấp truy nhập dễ dàng tới phần mềm ma
trận được phát triển bởi các dự án LINPACK và EISPACK. Sau đó nó được viết bằng
ngôn ngữ C trên cơ sở các thư viện nêu trên và phát triển thêm nhiều lĩnh vực của tính
toán khoa học và các ứng dụng kỹ thuật.
Ngoài MATLAB cơ bản với các khả năng rất phong phú sẽ được đề cập sau, phần
mềm MATLAB còn được trang bị thêm các ToolBox – các gói chương trình (thư viện)
cho các lĩnh vực ứng dụng rất đa dạng như xử lý tín hiệu, nhận dạng hệ thống, xử lý
ảnh, mạng nơ ron, logic mờ, tối ưu hóa, phương trình đạo hàm riêng, sinh tin học,
Đây là các tập hợp mã nguồn viết bằng chính MATLAB dựa theo các thuật toán mới,
hữu hiệu mà người dùng có thể chỉnh sửa hoặc bổ sung thêm các hàm mới.
Simulink là phần mềm mô phỏng các hệ thống động học trong môi trường Matlab.
Đặc điểm của Simulink là lập trình ở dạng sơ đồ cấu trúc của hệ thống. Nghĩa là, để
mô phỏng một hệ thống đang được mô tả ở dạng phương trình vi phân, phương trình
-27-
Đồ án tốt nghiệp

trạng thái, hàm truyền đạt hay sơ đồ cấu trúc thì chúng ta cần chuyển sang chương
trình Simulink dưới dạng các khối cơ bản khác nhau theo cấu trúc cần khảo sát. Với
cách lập trình như vậy người nghiên cứu hệ thống sẽ thấy trực quan và dễ hiểu.
Trong môi trường Simulink có thể tận dụng được các khả năng tính toán, phân tích
dữ liệu, đồ hoạ của Matlab và sử dụng các khả năng của toolbox khác như toolbox xử
lý tín hiệu số, logic mờ và điều khiển mờ, nhận dạng, điều khiển thích nghi, điều khiển
tối ưu …v v. Việc Simulink kết hợp được với các toolbox đã tạo ra công cụ rất mạnh
để khảo sát động học các hệ tuyến tính và phi tuyến trong một môi trường thống nhất.
II. THƯ VIỆN KHỐI CHUẨN CỦA SIMULINK
Môi trường lập trình Simulink được tạo nên từ các khối chuẩn trong các thư viên
của Simulink. Các thư viện Simulink bao gồm các khối sau:

Hình 3.1.Thư viện khối chuẩn của Simulink.
Sau đây chúng ta sẽ đi tìm hiệu cụ thể tác dụng và cách làm việc của các khối hay
dùng trong các thư viện .
2.1. Thư viện các khối Sources (Khối phát tín hiệu)
Thư viện này gồm các khối tạo nguồn tín hiệu khác nhau. Trong thư viện Sources
có các khối như trong bảng dưới đây:
-28-
Đồ án tốt nghiệp
Tên khối Chức năng
Band-LimitedWhite Noise Đưa nhiễu trắng vào hệ
Chirp- Signal Tạo sóng sin tần số bất kỳ
Clock Cấp thời gian thực
Constant Tạo đại lượng không đổi, tín hiệu đầu vào không đổi
Digital Clock Cấp thời gian, với thời gian lấy mẫu
DiscretePulse Generator Khối phát tín hiệu dao động rời rạc
From Workspace Đọc dữ liệu trong vùng nhớ đệm
From file Đọc dữ liệu từ một file
Pule Generator Tạo các xung với các chu kỳ khác nhau

Ramp Phát tín hiệu đường y= ax +b
Random Number Tạo các số ngẫu nhiên phân bố chuẩn
Repeating Sequence Tạo tín hiệu tuỳ ý lặp lại theo chu kỳ
Signal Generator Tạo các dạng tín hiệu khác nhau
Sine Wave Tạo tín hiệu hình sin
Step Tạo tín hiệu dạng hàm bậc thang đơn vị
UniformRandom Number Tạo các số ngẫu nhiên phân bố đều
• Constant:
Khối tạo nên hắng số. Hằng số đó có thể là véctơ hay ma trận, hay tín hiệu đơn tùy
ta khai báo ở constant. Muốn vậy nháy đúp vào khối ta sẽ mở ra cửa sổ Block
Parameters và có thể nhập các tham số sau đó ấn OK.
Ở ô interpret vecto parameters nếu chọn ta có thể khai báo tham số là véctơ hàng
hay véctơ cột, nếu không chọn véctơ hàng hay cột mà ta khai báo chỉ có thể dùng như
véctơ với chiều dài n.
• Step và Ram:
Dùng để tạo tín hiệu bậc thang hay tín hiệu dốc dốc tuyến tính. Chúng ta có thể
khai báo giá trị đầu/ giá trị cuối và cả thời điểm bắt đầu của bước nhẩy.
Trong hộp parameter ta nhập Step time: nhập thời gian bắt đầu của bước nhẩy. Initial
value: Nhập giá trị ban đầu trước khi có bước nhẩy. Final value: giá trị cuối của bước
nhẩy. Sample time: 0 khi mô phỏng cho hệ liên tục; 1 khi mô phỏng cho hệ gián đoạn.
• Signal Generator và Pulse Generator:
Signal Generator tạo các tín hiệu kích thích khác nhau ví dụ như sin, răng cưa còn
Pulse Generator tạo xung chữ nhật với biên độ và tần số độ rộng xung có thể thay đổi.
• SINE WAVE:
-29-
Đồ án tốt nghiệp
Tạo tín hiệu hình sin cho cả hai loại liên tục( sample time = 0) và cho gián đoạn
với ( sample time = 1). cơ sở quan hệ y=Amplitude.sin(Fequency.time+phase).
• Repeating Sequency: tạo tín hiệu tuần hoàn tuỳ ý.
2.2. Thư viện các khối Sinks

Ở đây gồm các khối dùng để hiển thị hoặc ghi lại kết quả mô phỏng ở đầu ra một
khối trong hệ thống được khảo sát. Trong thư viện Sinks có các khối sau:
Tên khối Chức năng
Display Hiển thị tín hiệu dưới dạng chữ số
Scope Khối quan sát
Stop simulation Ngừng quá trình mô phỏng khi lượng vào khác không
To File Ghi dữ liệu vào File
To Workspace Ghi dữ liệu vào vùng làm việc
XY graph Hiển thị đồ thị XY của tín hiệu trên cử sổ đồ thị MATLAB
• Scope:
Nhờ scope ta có thể hiển thị các tín hiệu của quá trình mô phỏng.
Khi có đồ thị hiện ra chúng ta có thể zoom để xem tín hiệu theo ý muốn, ngoài ra
khi vào hộp thoại scope chúng ta thấy
Number of axes: tại đây ta nhập số trục toạ độ tương ứng với sô tín hiệu đầu vào.
Tick lables: nhãn cho trục sẽ hiện các giá trị tại các trục hay không
Time range: nếu điền một thời gian cụ thể đồ thị sẽ biểu diễn cho tới thời điểm giá
trị của số xác định, nếu không đặt là auto.
XYGaph: biểu diễn hai tín hiệu vào scalar trên toạ độ XY dưới dạng đồ thị của
matlab ta có thể đặt giới hạn cho trục. Đầu vào thứ nhất tương ứng với trục x đầu vào
thứ hai tương ứng với trục y.
-30-