Thiết kế hệ thống truyền động điện cho máy công tác có mô men cản bằng mô men định mức của động cơ trần bảo trung

Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
li núi u
Trong quỏ trỡnh cụng nghip hoỏ, hin i húa t nc vi nn cụng nghip
phỏt trin nh hin nay, nht l cỏc ngnh lnh vc cụng nghip m, vn a t
ng hoỏ iu khin thit b l gii phỏp rt cn thit. Chớnh vỡ th m Truyn
ng in t ng ang c ng dng rng rói v nú úng vai trũ quan trng trong
vic nõng cao nng sut v cht lng sn phm, vỡ vy cỏc h thng truyn ng
in t ng luụn c nghiờn cu v ch to ngy mt tõn tin ỏp ng cỏc yờu
cu cụng ngh mi vi kh nng t ng hoỏ ngy cng cao .
Vic nghiờn cu cỏc vn v T cú ý ngha rt to ln, ngy cng m rng
v thu c nhiu kt qu quan trng, ci thin sc lao ng cho con ngi v cú giỏ
tr kinh t cao. Qua thi gian hc tp mụn Lý thuyt truyn ng in, em rt vinh d
c giao ti tham gia nghiờn cu thit k T t ng, vi ni dung c th l :
Thit k h thng truyn ng in cho mỏy cụng tỏc cú mụ men cn bng mụ men
nh mc ca ng c. Bit mụ men cn l loi tỏc dng. Cỏc s liu ban u ca
ng c nh sau : n = 73
ng c mt chiu kớch t c lp cú :
P
m
= ( 3 + n ) = 3 + 73= 76 KW;
n
m
= 1750 vũng / phỳt;
R

= ( 2,381 0,015.n ) = (2,381 0,015 . 73) = 1,286 (

);
L

= (0,028 0,0002.n ) = ( 0,028 0,0002.73) = 0,013 (H);

R
kt
= ( 281,3 1,44. n ) = ( 281,3 1,44 .73 ) = 176,18 (

);
L
kt
= ( 156 0,9 . n ) = ( 156 0,9 . 73) = 90,3 (H);
Jc = 0,022 . n = 0,022 . 73 = 1,6Kg/m
2
;
U
m
= 500 (V).
Yờu cu :
Phõn tớch v chn gii phỏp cp in cho ng c;
Xõy dng cỏc gin khi ng, hóm v iu chnh tc ;
La chn cỏc thit b cn thit cho h thng truyn ng nh: ỏptụmỏt, cụng
tc t, ngun .;
Tỡm cỏc lut bin thiờn ca :

= f(t) ; M = f(t) ; i = f(t) v phõn tớch kt qu
nhn c ;
Cỏc bn v :
- S cu trỳc mụ phng h thng kốm theo cỏc kt qu mụ phng ;
- S nguyờn lý iu khin ca h thng truyn ng ó thit k .
Qua ỏn ny em ó tng hp c nhiu kin thc chuyờn mụn. Song vi
nhng hiu bit cũn hn ch cựng vi kinh nghim thc t cha nhiu nờn ỏn ca
em khụng trỏnh khi nhng thiu sút. Em rt mong c s úng gúp ý kin ca
thy giỏo v cỏc bn ỏn mụn hc ca em c hon thin hn.

Em xin trõn trng cm n thy giỏo PGS.TS Thỏi Duy Thc v cỏc bn trong lp
ó tn tỡnh hng dn v giỳp em hon thnh bn ỏn mụn hc ny.
Qung Ninh, thỏng 05 nm 2010.
Sinh viờn

NG ỡNH THUN
Chng 1:
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
3
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
Chn phng ỏn cp in cho ng c
Trong mt h thng Truyn ng in t ng, thỡ ng c in l phn t cú
vai trũ rt quan trng, nú lm nhim v truyn ng cho c h thng T. Do ú,
ũi hi ngi thit k T t ng, phi chn c mt phng ỏn cung cp in
phự hp nht vi ng c in ca h thng, nhm m bo c cỏc yờu cu:
Cung cp in cho ng c lm vic tin cy m vn m bo c hiu qu cao trờn
c hai phng din kinh t v k thut.
Mt khỏc, nh ta ó bit H thng cung cp in cho mt xớ nghip sn xut
núi chung, c quyt nh bi cụng sut tiờu th ca cỏc ph ti; c im ca xớ
nghip v hng phỏt trin cung cp in núi chung. Núi cỏch khỏc, trong mt
phm vi hp hn l mt h thng T t ng, thỡ vic chn phng ỏn cung cp
in phi cn c vo tr s cụng sut ca ng c in; c im lm vic ca ng
c trong h thng. Vỡ vy, trong chng 1 ny s gii thiu v cỏch chn phng ỏn
cp in cho ng c in mt chiu, ỏp ng c cỏc yờu cu nh ti ó nờu
trờn:Thit k b iu khin tc cho ng c in mt chiu kớch t c lp.
1.1. Tớnh toỏn v la chn cỏc thụng s k thut ca ng c in mt chiu kớch t
c lp :
1.1.1. Theo ti ó cho, ta cú :
P
m

= 76 ( KW);
n
m
= 1750 (vũng/phỳt);
R

= 1,286 (

);
L

= 0,013 (H);
R
kt
= 176,18(

);
L
kt
= 90,3 (H);
Jc = 1, 6;
U
m
= 500(V).
1.1.2- Tớnh toỏn cỏc thụng s liờn quan :
I
m
=
500
10.76

3
=

dm
dm
u
= 152 (A);
K
=

=

=
75,183
286,1.152500
.05,1
.
dm
udmdm
dm
n
Ru
1,65;
dm

= 0,105.n
m
= 0,105.1750 = 183,75 (rad/s);
I
k

= ( 2
ữ
2,5 ). I
m
= 2 . 152=304 (A)
1.2. Cỏc phng phỏp cp in cho ng c
V lý thuyt cp in mt chiu (DC) cho ng c, thỡ ta cú th dựng mch
chnh lu 1 pha hoc 3 pha, cú iu khin hoc khụng cú iu khin. Tuy nhiờn, mt
yờu cu khỏc ca ti t ra l phi iu chnh c tc quay ca ng c.
Vic iu khin tc quay ca ng c cú th c thc hin theo cỏc phng
phỏp sau:
1.2.1. Cp in cho ng c bng ngun mt chiu cú sn
a) S cu to
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
4
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
- R
f1
; R
f2
; R
f3
: Cỏc in tr ph c u ni tip vi phn ng ng c
hn ch dũng in khi khi ng.
- 1K
1
, 2K
1
, 3K
1

: Cỏc tip im ca cụng tc t loi dn cỏc in tr trong
quỏ trỡnh khi ng.
- : Phn ng ng c.
- KTL: Cun dõy kớch t c lp ng c.
- R: in tr ph iu chnh dũng in trong cun dõy kớch t.
b) Nguyờn lý lm vic
- Cung cp in cho cun dõy kớch t c lp v phn ng ng c, lỳc ny
cỏc cun dõy cụng tc t 1K, 2K, 3K

cha cú in, cỏc tip im 1K
1
, 2K
1
, 3K
1
vn
m, ton b in tr ph R
f1
, R
f2
, R
f3
c u ni tip vi phn ng ng c. ng
c khi ng vi dũng in khi ng I
k
= (2 ữ 2,5).I
m
. Sau ú cỏc tip im 1K
1
,

2K
1
, 3K
1
ln lt c úng li m bo trong sut quỏ trỡnh khi ng ng c
lm vic vi dũng in:
(1,1 ữ 1,2).I
t
I
k
(2 ữ 2,5).I
m
Trong ú I
t
: Dũng in ti
Khi khi ng xong cỏc in tr ph R
f1
, R
f2
, R
f3
c loi ra khi phn ng
ng c. ng c lm vic n nh vi dũng in I

= I
t
.
- Vic khi ng v iu chnh tc ng c cú th s dng cỏc phng phỏp:
+ u thờm in tr ph vo mch phn ng (nh ó trỡnh by trờn).
+ Thay i t thụng cun kớch t bng cỏch thay i in ỏp t vo hai u

cun dõy kớch t nh in tr m hoc thit b iu chnh ỏp mt chiu.
+ Thay i in ỏp t vo phn ng ng c bng phng phỏp iu chnh
ỏp mt chiu nh thit b iu chnh ỏp mt chiu.
- Vic o chiu quay ng c cú th s dng cỏc phng phỏp : o chiu
dũng in mch phn ng hoc dũng in mch kớch t bng cỏch dựng cp cụng
tc t o chiu.
c) u, nhc im:
- u im:
+ ớt thit b trung gian i kốm.
- Nhc im:
+ Ngun mt chiu cú sn thng khụng cú nờn khụng ng dng rng rói
c.
+ Thớch hp cho m hm lũ cú sn trm chnh lu nhng vi ng c cụng
sut ln tit din dõy ln dn n tn kộm.
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53


+
_
R
f1
R
f2
R
f3
3K
1
2K
1
1K

1
R





_
+
KT L

Hỡnh 1.1
5
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
1.1.2. Cấp điện cho động cơ bằng máy phát điện một chiều (Hệ thống máy phát -
động cơ)
a) Sơ đồ cấu tạo
- ĐX: Động cơ xoay chiều truyền chuyển động quay cho máy phát F và máy
phát kích thích FK.
- FK: Máy phát tự kích thích cung cấp điện cho kích từ độc lập động cơ Đ,
kích từ độc lập máy phát F và mạch điều khiển.
- F: Máy phát cung cấp nguồn một chiều cho động cơ Đ.
- Đ: Động cơ một chiều.
- KTFK, KTF, KTĐ: Các cuộn dây kích từ của các máy phát và động cơ.
- R
1
, R
2
, R
3

: Điện trở điều chỉnh điện áp đặt vào hai đầu cuộn kích từ.
- T, L: Các cặp tiếp điểm đảo chiều dòng điện trong cuộn kích từ máy phát F
b) Nguyên lý làm việc
Đóng điện cho động cơ ĐX, động cơ quay lai máy phát F và máy phát FK
quay. Máy phát FK phát điện cung cấp điện cho mạch điều khiển và cuộn dây kích
từ độc lập động cơ KTĐ. Lúc này cuộn dây kích từ máy phát KTF chưa có điện
nên máy phát F chưa phát điện.
Điều khiển đóng các cặp tiếp điểm T hoặc L cuộn dây kích từ máy phát F có điện,
máy phát F phát điện cung cấp điện cho động cơ Đ. Động cơ Đ quay, truyền chuyển
động cho máy công tác.
- Việc khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt
vào phần ứng động cơ nhờ thay đổi điện áp đặt vào hai đầu cuộn kích từ độc lập
máy phát F.
- Việc đảo chiều quay động cơ bằng cách đảo chiều điện áp phát ra của máy
phát F nhờ đảo chiều dòng điện kích từ độc lập máy phát thông qua các cặp tiếp
điểm T và L.
Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
•
•
•
•
•
•
••
• •
•
F
FK
XĐ
Đ

R
1
R
2
R
3
T
T
U∼
L
L
•
•
n Đế
m chạ
i u đ ề
khi nể
KTFK
KTF
KT
Đ
Hình 1.2
6
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
- Việc hãm động cơ thường sử dụng phương pháp hãm tái sinh, hãm ngược
và phanh cơ.
c) Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Dễ điều khiển, điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay.
+ Khả năng chịu quá tải lớn.

- Nhược điểm:
+ Kết cấu cồng kềnh, làm việc tồn tổn hao công suất lớn do có nhiều thiết bị
trung gian.
+ Quy trình sửa chữa bảo dưỡng phức tạp, thích hợp cho động cơ có công
suất lớn và tải thay đổi phức tạp.
1.2.3. Cấp điện cho động cơ bằng chỉnh lưu có điều khiển
a) Sơ đồ cấu tạo (như hình vẽ 1.3)
- Đ: Động cơ một chiều kích từ độc lập.
- KTĐL: Cuộn dây kích từ độc lập động cơ.
- R: Điện trở điều chỉnh điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây kích từ.
- T
1
, T
2
, T
3
, T
4
, T
5
, T
6
: Các thyristor được mắc theo sơ đồ cầu để chỉnh lưu
nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều cung cấp cho phần ứng động cơ.
- D
1
, D
2
, D
3

, D
4
: Các điốt được mắc theo sơ đồ cầu để chỉnh lưu nguồn xoay
chiều thành nguồn một chiều cung cấp cho kích từ độc lập động cơ.
b) Nguyên lý làm việc
- Đóng điện cho bộ chỉnh lưu dùng điốt, kích từ độc lập của động cơ có điện.
- Đóng điện cho bộ chỉnh lưu dùng thyristor lúc này các thyristor chưa mở
phần ứng động cơ chưa có điện nên động cơ chưa làm việc.
- Phát chùm xung điều khiển vào chân điều khiển của các thyristor, các
thyristor sẽ được mở hoặc đóng theo quy luật phụ thuộc vào quy luật phát xung.
Xuất hiện dòng một chiều chạy trong phần ứng động cơ làm động cơ quay.
Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
Đ
R
•
T
1
T
3
T
5
T
4
T
6
T
2
D
1
D

2
D
4
D
3
KT LĐ
•
•
•
•
•
•
•
•
• •
• • •
• •
Hình 1.3
U
2
∼
7
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
- Việc khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt
vào phần ứng động cơ nhờ thay đổi góc phát xung α.
- Việc đảo chiều quay động cơ thường sử dụng các phương pháp :
+ Dùng hai bộ chỉnh lưu cấp điện cho phần ứng động cơ hoặc cấp điện cho
kích từ độc lập động cơ.
+ Đảo chiều dòng điện phần ứng hoặc đảo chiều dòng điện kích từ độc lập
nhờ các cặp tiếp điểm công tắc tơ.

+ Việc hãm động cơ thường sử dụng phanh cơ, hãm động năng, hãm đấu
ngược, hàm tái sinh với bộ chỉnh lưu có khả năng làm việc ở chế độ nghịch lưu.
c) Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Là phương pháp ưu việt nhất, dễ ứng dụng vào nhiều vị trí sản xuất và ứng
dụng cho nhiều động cơ có công suất, điện áp khác nhau.
+ Kết cấu gọn nhẹ, tổn hao công suất nhỏ, dễ điều khiển và điều chỉnh tốc độ.
- Nhược điểm:
+ Giá thành đắt, đặc biệt đối với động cơ có công suất lớn.
+ Đòi hỏi người công nhân vận hành, sửa chữa phải có tay nghề cao.
Tóm lại: Với công suất động cơ mà đề tài yêu cầu thiết kế là P
đm
= 76kW thì
chọn phương án cung cấp điện dùng chỉnh lưu có điều khiển là hợp lý nhất, sơ đồ
tổng quát như hình 1.4:
MSX
§
U
®k
kt
U
M
C
I
kt
B
ω
Hình 1.4
1.3. Cung cấp dòng một chiều cho cuộn kích từ
Nếu dùng chỉnh lưu cho cuộn kích từ thì tải của nó là (L - R), để thuận tiện

cho việc điều khiển; chi phí đầu tư ban đầu thấp, ta sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 2 pha
bán điều khiển, có sơ đồ như hình vẽ 1.5:

Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
8
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
Hình 1.5
Với cách bố trí như trên, thì ta có thể điều chỉnh được tốc độ quay của động
cơ Đ, bằng cách thay đổi điện áp một chiều (U
DC
) cấp vào cuộn kích từ, nghĩa là có
thể điều chỉnh tốc độ quay của động cơ khác so với tốc độ cơ sở (tốc độ nằm trên
đường đặc tính tự nhiên). Vì vậy, nếu điều chỉnh hợp lý điện áp cấp vào phần ứng
và điện áp cấp vào cuộn kích từ, thì hệ thống có thể điều chỉnh tốc độ theo cả hai
hướng (hướng trên và hướng dưới so với tốc độ cơ sở, với các tải biến đổi theo quy
luật hypebol). Đây là một chỉ tiêu chất lượng quan trọng mà một hệ thống TĐĐ tự
động cần đạt được.
1.4. phương pháp Đổi chiều quay động cơ
Để đảo chiều quay của động cơ trong hệ thống CL - Đ, người ta có thể dùng
một trong các phương án sau:
1.4.1. Đảo chiều cực tính điện áp đấu vào phần ứng của động cơ, bằng cách sử dụng
cầu tiếp điểm
Người ta sử dụng hai Công-tắc-tor, để điều khiển cho động cơ quay thuận (T)
và quay ngược (N), sơ đồ nguyên lý như hình vẽ 1.6:
§
T
N
T
N
1

2
B
BA
®k
U
Hình 1.6
Hai cặp tiếp điểm T - T và N - N làm việc ngược nhau: Nếu hai tiếp điểm này
đóng; thì hai tiếp điểm kia sẽ mở ra. Giả sử khi muốn cho động cơ quay thuận, điều
khiển cho Công tăc tor quay thuận đóng các tiếp điểm T - T , dòng điện chạy từ (+)
nguồn, qua một tiếp điểm T đến cực số 1 của động cơ, qua dây quấn phần ứng, qua
Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
Đ
Đ
1
Đ
2
T
1
T
2
CK
U
kt
kđ
U
B
I
kt
9
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức

cc s 2 v tip im T tr v (-) ngun. Tng t, vi trng hp mun ng c
quay theo chiu ngc li, cỏc tip im N - N c úng li; cỏc tip im T - T m
ra, dũng in qua phn ng s o chiu, ng c quay theo chiu ngc li.
Nhc im ca phng phỏp l kớch thc cng knh; cỏc tip im thng
xuyờn phi úng - m, vỡ vy vi cỏc ng c cụng sut ln dũng in lm vic cú
giỏ tr ln, lm cho cỏc tip im nhanh b phỏ hng; c bit l khú m bo an
ton vi cỏc mụi trng cú tớnh cht d chỏy n nh: du khớ hay khai thỏc m hm
lũ.
1.4.2. o chiu cc tớnh in ỏp u vo phn ng ng c, bng cỏch s dng hai
b bin i
S gm hai b bin i B
1
v B
2
, u song song vi nhau thụng qua cỏc
cun khỏng cõn bng L
1
v L
2
( hỡnh v_1.7). Tng b bin i cú th lm vic ch
chnh lu hoc nghch lu. Hai b bin i B
1
v B
2
lm vic c lp, khi b bin
i ny c cp xung iu khin lm vic ch chnh lu, thỡ b kia lm vic
ch nghch lu i.
Nu gi
1
l gúc m i vi b B

1
;
2
l gúc m i vi b B
2
, thỡ s phi
hp giỏ tr
1
v
2
phi thc hin theo quan h:

1
+
2
= 180
0
.
S phi hp ny gi l s phi hp tuyn tớnh.
Gi s cn ng c quay thun, ta cho B
1
lm vic ch chnh lu, ngha
l
1
= 0
ữ
90
0
, U
d1

> 0; cũn
2
> 90
0
, B
2
lm vic ch nghch lu U
d.2
< 0. Tr
s cho phộp (khong cho phộp iu chnh) ca gúc m
1
v
2
, c tớnh toỏn c
th phn sau:
U
d.1
= U
0
. Cos
1
> 0;
U
d.2
= U
0
. Cos
2
< 0.
C hai in ỏp u t lờn phn ng ca ng c , ng c s quay theo

chiu thun (chiu tỏc dng ca S.. U
d.1
), vỡ cỏc Tiristor b B
2
khụng th cho
dũng chy t Katt v Ant.
Đ
B
1
2
B
1
L
L
2
Hỡnh 1.7
Khi
1
=
2
= 90
0
thỡ U
d.1
= U
d.2
= 0, ng c trng thỏi dng, nu ti thi
im ny cú kt hp vi phanh c khớ thỡ ng c dng chc chn, do ú cú th ỏp
dng dng ti ti mt v trớ bt k trong quỏ trỡnh nõng - h.
Nu cho in ỏp iu khin U

k
< 0 , thỡ B
2
s lm vic ch chnh lu cũn
B
1
s lm vic ch nghch lu ph thuc, ng c s quay theo chiu ngc li,
thc hin o chiu.
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
10
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
c im ca ch o dũng nh ó trỡnh by trờn l: lm xut hin mt
dũng in lỳc thỡ chy t B
1
sang B
2
, lỳc thỡ chy t B
2
vo B
1
m khụng qua mch
ng c. Ngi ta gi nú l dũng in tun hon
Dũng in tun hon lm cho mỏy bin ỏp v cỏc Tiristor lm vic nng n
hn. Vỡ vy, hn ch dũng in tun hon ngi ta dựng cỏc in cm L
1
v L
2
,
nh trờn hỡnh v _1.7.
Nhc im ca phng phỏp ny l chi phớ u t cao nhng ngc li nú

cú u im ú l: lm vic tin cy, kớch thc nh gn, thi gian o chiu ngn,
khụng phỏt sinh tia la trong quỏ trỡnh iu khin nờn an ton vi cỏc mụi trng
d chỏy n nh du khớ hoc khai thỏc m hm lũ.
1.4.3. o chiu cc tớnh in ỏp u vo cun kớch t bng cỏch s dng hai b
bin i
S nguyờn lý ca phng ỏn ny nh hỡnh 1.8.
u im ca phng phỏp i chiu quay ny l tr s dũng in qua cỏc b
CL nh vỡ nú ch l dũng kớch t nờn vic la chn cỏc linh kin bỏn dn cng d
dng v giỏ thnh h hn. Tuy nhiờn, nhc im ln nht ca phng phỏp l vi
cỏc ti cú quỏn tớnh ln, thỡ thi gian o chiu di (thi gian tr ln), mt khỏc ta
phi s dng 3 b chnh lu cú iu khin nờn s phc tp trong u ni v sa
cha.
Đ
1
B
B
2
Hỡnh 1.8
Túm li: Qua vic phõn tớch u - nhc im ca tng s , trong cỏc
phng ỏn trờn ta thy: ỏp dng phng ỏn 1.3.2 cho ti l hp lý hn c, tho
món c cỏc yờu cu t ra l: iu chnh tc theo c hai hng trờn - di, o
chiu quay ca ng c vi thi gian o chiu ngn, cú th thc hin hóm tỏi sinh
tr nng lng v ngun khi ng c lm vic ch hóm v ch iu chnh
gim tc , chi phớ u t cho lp t v vn hnh thp, c bit l cú th lm vic
an ton trong cỏc mụi trng d chỏy n, vỡ khụng phỏt sinh tia la trong qua trỡnh
iu khin.
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
11
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
Chng 2

phng ỏn Khi ng, hóm v iu chnh tc ng c
2.1. phng phỏp khi ng ng c
T phng trỡnh cõn bng ỏp U = E + I

.R , ta d dng suy ra c dũng
lm vic ca ng c, khi lm vic ch ng c l:
I

=
uu
R
KU
R
EU


=

,A.
Ti thi im khi ng = 0, do ú dũng in khi ng khi ú l:
I

= I
n.m
=
u
R
U
,A.
nhng ng c cú cụng sut trung bỡnh v ln thỡ R

cú gớ tr rt nh nờn
dũng khi ng ban u s rt ln, thng vo khong 2
ữ
2,5 ln dũng nh mc.
Vi giỏ tr dũng ln nh vy s phỏ hng ng c cng nh gõy st ỏp rt ln li
in.
gim dũng khi ng ta cú hai bin phỏp: Th nht l tng in tr mnh
phn ng khi khi ng (dựng cỏc in tr ph u ni tip vi mch phn ng);
Th hai l gim in ỏp u vo cc ng c khi khi ng (ta dựng b bin i
tnh).
2.1.1. Khi ng ng c dựng cỏc in tr ph.

E
kt
I
1
G
2
G
3
G
4
G
R
f1
f2
R
R
f3

R
f4
u
R
I
kt
M





c
2
1
1
2
3
4
5
6 7
8
9
F
,

Hỡnh _2.1
Quỏ trỡnh khi ng din ra nh sau:
Khi bt u khi ng, tip im cỏc Cụng tc t gia tc 1G, 2G, 3G, 4G
c m . Ngi vn hnh n nỳt khi ng trờn mch iu khin, tip im M

c úng li, ng c khi ng vi ton b cỏc cp in tr ph:
(R
f
= R

+R
f1
+ R
f2
+ R
f3
+ R
f4
).
Dũng khi ng ban u l:
I
1
=
fu
dm
RR
U
+
< (2
ữ
2,5) . I
m
ng c bt u khi ng ti im 1, tc tng dn n im 2 cú dũng
in l I
2

, ti thi im ú tip im 1G úng li s loi cp in tr ph th nht
ra. ng c chuyn sang khi ng trờn ng c tớnh mi ti im 3 v dũng l
I1; in tr lỳc ny cũn li l : R

+ R
f2
+ R
f3
+ R
f4
. Quỏ trỡnh tng t nh vy cho
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
12
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
n khi cp in tr ph cui cựng c loi ra, ng c chuyn sang khi ng
trờn ng c tớnh t nhiờn ti im 9. Sau ú tip tc tng tc v lm vic cõn
bng ti im F, quỏ trỡnh khi ng kt thỳc.
Trờn thc t, trc õy phng phỏp ny c dựng nhiu, nhng hin nay
vi s phỏt trin vụ cựng mnh m ca in t cụng sut, thỡ phng phỏp ny li ớt
c s dng. Vỡ nú gõy ra tn hao nng lng trong quỏ trỡnh iu chnh, kớch
thc thit b cng knh, cỏc tip im in thng xuyờn úng - m nờn tui th
khụng cao.
2.1.2. Khi ng ng c bng cỏch iu chnh in ỏp ngun
S nguyờn lý lm vic ca b chnh lu cu 3 pha cú iu khin, nh trờn
hỡnh v 2.2:
T
1
T
3
5

T
T
4
T
6
T
2
d
U
BA
A
B
C
Tải
tải
I

2
1

d
U
0

T
2
T
1
6
TT

5
T
4
T
32
T
1
T
6
T
T
2
T
6
T
4
T
2
T
6
T
1
T
5
T
3
T
1
T
5

2
u
2c
u
2b2a
u
đk
i
d
2


u

u
0
0
0
Hỡnh 2.2
BA : l mỏy bin ỏp;
T
1
, T
2
T
6
: L cỏc Thyritor (Thy), trong ú cỏc Thyritor T

1
, T
3
, T
5
l nhúm
mc chung Katt; cũn nhúm T
2
, T
4
, T
6
l nhúm mc chung Ant. iu kin m ca
cỏc Thy l: nhúm chung Katt, thỡ Ant ca Thy no dng nht v cú xung iu
khin; nhúm chung Ant, thỡ th Katt ca Thy no õm nht v cú xung iu
khin.
Nguyờn lý lm vic ca chnh lu nh sau: Gi s cp xung iu khin lch
mt gúc so vi im m t nhiờn, nờn ti thi im
1
= (/6 + ), ta cp xung
iu khin cho T
1
( Ant ca T
1
cú th dng nht), nờn T
1
m, dũng in t pha A

T
1

Ti

T
6


v pha B, quỏ trỡnh ny kộo di n
2
, vi lý lun tng t
da vo s ta cú:
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
13
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
+ T (

/6 +

) <

< ( 3

/6 +

)

cỏc Thyritor T
1
, T

6
dn dũng;
+ T ( 3

/6 +

) <

< ( 5

/6 +

)

cỏc Thyritor T
1
, T
2
dn dũng;
+ T ( 5

/6 +

) <

< ( 7

/6 +

)

cỏc Thyritor T
3
, T
2
dn dũng;
+ T ( 7

/6 +

) <

< ( 9

/6 +

)

cỏc Thyritor T
3
, T
4
dn dũng;
+ T ( 9

/6 +

) <

< ( 11

/6 +

)

cỏc Thyritor T
5
, T
4
dn dũng;
+ T ( 11

/6 +

) <

< ( 13

/6 +

)

cỏc Thyritor T
5
, T
6
dn dũng.
* Biu thc tớnh toỏn:
Trong h CL - , chnh lu cú iu khin lm nhim v bin i in ỏp xoay
chiu thnh S.. mt chiu U

d
. Tr s ca U
d
ph thuc vo nhiu tham s nh gúc
iu khin

, s chnh lu. Nhng vi cỏch chn s nh trờn, ta coi S.. mt
chiu ch ph thuc vo gúc iu chnh

. m bo in ỏp chnh lu, cp vo
phn ng ca ng c U
d
< U
m
, thỡ ta phi chn khong gii hn gúc iu khin

nh sau:
+ in ỏp trung bỡnh:
U
d
= U
d.K
- U
d A
= 1,17 . U
2
. cos - (- 1,17 . U
2
. cos)
= 2,34. U

2
. cos ,V
- m bo cho in ỏp chnh lu trung bỡnh U
d


U
m
= 500 V, thỡ gúc m

min
phi tho món: 2,34 . U
2
. cos
min
= 500



min
= 13,77
0
.
- Mt khỏc giỏ tr in ỏp cung cp cho ng c, phi m bo: U
k
< U
m
v
I
k

< (2
ữ
2,5) . I
m
, nu coi mch phn ng ch cú R

thỡ Ta cú:
dm
u
kd
I
R
U
.2=


U
k
= 2 . I
m
. R

= 2 . 152 . 1,286 = 390,9 (V).
U
k
= 2,34 . U
2
. cos

max

= 390,9



max
= 40,59
0
. Vy khong gii hn gúc
iu chnh l:

= ( 13,77
0

ữ
40,59
0
)
2.2. phng phỏp hóm in ca ng c
Hóm in ca ng c l trng thỏi m ng c sinh ra mụmen quay ngc
li vi chiu tc gúc. Trong tt c cỏc ch hóm, ng c u lm vic ch
hóm. Vi ng c mt chiu kớch t c lp cú ba trng thớa hóm: Hóm tỏi sinh,
hóm u ngc v hóm ng nng.
2.2.1. Hóm u ngc
Hóm u ngc xy ra khi ng c c u quay theo mt chiu nht
nh, nhng trờn thc t (trong quỏ trỡnh lm vic) ng c quay theo chiu ngc
li, do tỏc dng ca quỏn tớnh hoc do tỏc dng mụmen cn ca cỏc ti cú tớnh cht
th nng.
Vi ti cú tớnh cht th nng, hóm u ngc cú th xy ra trong trng hp
u in tr ph ln vo mch phn ng ca ng c.
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53

14
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
Gi s ng c ang lm vic n
nh ti im A trng thỏi nõng ti (Hỡnh
2.3), nu a in tr ph ln vo mch
phn ng, sao cho M
n.m
< M
C
, ng c s
chuyn sang lm vic ti im B trờn c
tớnh bin tr. Ti B, do mụmen ng c
sinh ra nh hn mụmen cn nờn tc
ng c gim dn theo on c tớnh BC;
ti C ng c dng li (
0=
c

). Nhng do
tỏc dng ca mụmen cn cú tớnh cht th
nng v cú tr s ln hn mụmen ng c
sinh ra nờn ng c s quay theo chiu
ngc li, tng tc v lm vic n nh ti
im D (ti õy mụmen M
c
= M
C
).
trng hp ny ng c lm vic nh mt mỏy phỏt ni tip vi li in, bin
in nng nhn t li v c nng trờn trc ng c thnh nhit nng t núng in

tr hóm v mch phn ng, lm cho in tr hóm v ng c b núng lờn. Vi cỏc
ng c cú cụng sut ln, thng xuyờn phi thc hin quỏ trỡnh hóm, thỡ lng
nhit to ra l rt ln, lm gi hoỏ cỏch in ca dõy qun ng c; lm quỏ nhit
in tr hóm, gõy nguy him vi cỏc mụi trng d chỏy n (nh du khớ hoc khai
thỏc m hm lũ).
2.2.2. Hóm ng nng
Hóm ng nng c thc hin bng cỏch ct phn ng ca ng c ra khi
li in v u vo in tr hóm. Trong khi ú ng c vn quay do quỏn tớnh
hoc do ti. ng c lm vic nh mt mỏy phỏt m nng lng c hc trờn trc
ng c c chuyn thnh nng lng in nng tiờu tỏn trong mch hóm di
dng nhit. Hóm ng nng cú th thc hin theo hai phng phỏp: hóm ng nng
kớch t c lp hoc hóm ng nng kớch t t kớch.
+) Hóm ng nng kớch t c lp: phng phỏp hóm ny c thc hin
bng cỏch ct phn ng ca ng c ra khi li in v úng vo mt in tr
hóm; cũn mch kớch t vn c ni vo ngun nh c. S v c tớnh nh hỡnh
v _ 2.4.
cng ca cỏc ng dc tớnh ph thuc vo tr s R
h
, nu R
h
cng nh thỡ
c tớnh cng cng, mụmen hóm cng ln, hóm cng nhanh. Tuy nhiờn phi chn R
h
sao cho dũng in hóm ban u nm trong phm vi cho phộp ca mỏy in cú th
chu ni: I
h
= (2
ữ
2,5).I
m

. Trờn hỡnh _2.4 v hai c tớnh ng vi hai giỏ tr khỏc
nhau ca in tr hóm l R
h1
v R
h2
(vi R
h1
> R
h2
).
Quỏ trỡnh hóm xy ra nh sau: Gi s trc ú ng c ang lm vic n
nh ti im A, ch ng c. Khi thc hin hóm ng nng kớch t c lp
thỡ im lm vic ca ng c s chuyn ri n im B hoc C trờn ng c tớnh
hóm (im lm vic cú th l im B hoc C cũn tu thuc vo giỏ tr ca in tr
hóm). Sau ú ng c s chuyn ng chm dn, theo c tớnh hóm B0 hoc C0 v
dng li ti im 0 nu ti cú tớnh cht phn khỏng. Nu ti cú tớnh cht tỏc dng
m mun dng ti 0 thỡ phi kt hp vi phanh c khớ, nu khụng ng c s quay
theo chiu ngc li v lm vic n nh ti B hoc C.
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
0


C


0
C

C
D
dm

=
(Nâng tải)
(Hạ tải)
Hỡnh 2.3
15
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
I
kt
I
h
R
hãm
E
=

dm
B


0


C


0

B


D

C
C
'
'
C
R
h
1
h
2
R
Hỡnh 2.4
+) Hóm ng nng kớch t t kớch: Nh ta ó thy trờn, nu mt in li
thỡ khụng th thc hin hóm ng nng kớch t t kớch c. khc phc nhc
im ny ngi ta s dnghóm ng nng kớch t t kớch. Hóm ng nng kớch t
t kớch xy ra khi ct c mch phn ng v mch kớch t ra khi li in, sau ú
úng c vo mt in tr hóm. Nhng quỏ trỡnh thao tỏc trờn phi gi cho chiu
dũng kớch t khụng i.
2.2.3. Hóm tỏi sinh (hóm tr nng lng v ngun)
Xột ng c mt chiu truyn ng cho mt c cu nõng h (hỡnh 2.5) . Gi
s ng c ang lm vic n nh ti im A, trờn c tớnh c t nhiờn, mụmen cn
tỏc dng lờn trc ng c chớnh l ti trng nhõn vi bỏn kớnh tang qun cỏp.
Đ

G

U
kt
I

I
u
A'



A
'
0
A


'

C

C


0
Hỡnh 2.5
Khi gim M
C
trờn trc ng c, tc ng c tng lờn. Khi gim M
C
= 0 thỡ

khi ú tc ng c bng tc khụng ti lý tng

=

0
=

.k
U
, khi ú sc in
ng do ng c sinh ra bng vi in ỏp ngun cung cp:
E = U = k..
0
, im lm vic ti B.
Ti thi im =
0
m i chiu tỏc dng ca mụmen cn M
C
, thỡ ng c
tip tc tng tc v lm vic n nh ti im A , S.. khi ú l:
E = k..
B
> U
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
16
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
Nên: I
ư
= I
h

=
φ
.k
EU −
< 0, nghĩa là dòng đi từ động cơ trả về nguồn. Khi đó
mômen M
C
= k.
φ
. I
h
< 0 sẽ đổi dấu, chiều tác dụng sẽ ngược với chiều quay của
động cơ. Mônmen động cơ đổi chiều thành mômen hãm.
Hãm tái sinh là chế độ hãm kinh tế vì nó trả năng lượng về nguồn, điều kiện để có
hãm tái sinh là ω > ω
0
. Trong thực tế hãm tái sinh xảy ra trong hai trường hợp :
+) Chuyển tốc độ từ cao sang
thấp của phương pháp điều chỉnh điện
áp: điểm làm việc A sẽ chuyển sang
điểm làm việc tại B
1
, nếu M
C
không
đổi thì động cơ giảm dần tốc độ và làm
việc ổn định tại điểm A’. Tại B động
cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh. Vậy
ở chế độ hãm tái sinh thì ngay cả khi
điều chỉnh tốc độ (bằng cách thay đổi

điện áp) cũng thực hiện được quá
trình hãm trả nănng lượng về nguồn.
Để thực hiện hãm dừng tải trong quá trình nâng - hạ, ta điều chỉnh giảm điện áp
cấp vào phần ứng của động cơ, sao cho đường đặc tính như đoạn B
n
D. Tại điểm D
tốc độ động cơ ω = 0, muốn dừng lại phải kết hợp với phanh cơ khí.
+) Chế độ thả tải ở các cơ cấu nâng hạ, các trục tải cỡ lớn, cơ cấu ra vào và di
chuyển ở các máy xúc điện có sử dụng TĐĐ một chiều.
2.3. điều chỉnh tốc độ động cơ
Để thay đổi tốc độ động cơ, ta có thể thay
đổi điện áp đặt vào phần ứng hoặc thay đổi
điện áp đặt vào cuộn kích từ, để thay đổi từ
thông chính. Việc điều chỉnh điện áp hoặc điều
chỉnh từ thông, đều phải đảm bảo: U
đc
< U
đm
và
φ
đc
< φ
đm
để đảm bảo cho động cơ không phá
hỏng. Tuy nhiên, việc thay đổi trị số dòng điện
kích từ để thay đổi tốc độ có thời gian trễ điều
khiển lớn, đặc biệt là với tải có quán tính lớn.
Vì vậy, phần này trình bày việc điều khiển tốc
độ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng.
Giá trị trung bình của S.đ.đ chỉnh lưu (E

d
) là:
Hình 2.7
E
d
= E
do
.cos
α
trong đó: E
do
: S.đ.đ của chỉnh lưu khi góc mở
α = 0.
E
do
=
m
m
E
m
m
E
π
π
π
π
sin.
.2
sin.
2

max2
=
trong đó:
- E
2,
E
2max
: là giá trị hiệu dụng và giá trị biên độ của điện áp sơ cấp máy BA;
Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
0
ω
Μ
C
Μ
ω
0
01
ω
Α
A'
Β
1
0n
ω
Β
n
D
Hình 2.6
17
U

®k
E
T
1
T
3
5
T
T
4
T
6
T
2
d
E
BA
A
B
C
I
kt
u
I
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
- m : là số xung áp đập mạch trong một chu kỳ, với chỉnh lưu cầu 3 pha m
≈

6, nên ta có:
E

do
=
6
sin
6
.2
.3
2
π
π
E
= 2,34 .E
2
Vậy giá trị trung bình của S.đ.đ chỉnh lưu có thể viết là:
E
d
= E
do
.cos
α
= 2,34. E
2
.cos
α
Giả thiết φ = φ
đm
= const; R
ư
= const, ta tiến hành điều chỉnh góc
α

, để thay
đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Về mặt kỹ thuật chỉ cho phép điều chỉnh theo
hướng giảm so với U
đm
, vì nếu điều khiển theo hướng tăng thì động cơ sẽ bị phá
hỏng. Do đó góc điều chỉnh
α
phải thảo mãn:
α
= (
α
min

÷
α
max
) = (13,77
0

÷
40,59
0
)
Vậy khi điều chỉnh góc mở
α
= (
α
min

÷

α
max
), thì ta có dải điện áp điều chỉnh
trong khoảng U
d
= (390,9
÷
500), V.
Mặt khác như ta biết có tốc độ không tải lý tưởng và điện áp đặt vào động cơ có mối
quan hệ:
var
.
==
dm
x
ox
K
U
φ
ω
Nhưng độ cứng của đặc tính cơ không đổi, vì nó phụ thuộc vào sự thay đổi
của điện áp mà chỉ phụ thuộc vào sự thay đổi của R
ư
và φ:
const
R
K
u
dm

==
2
.
φ
β
Như vậy, khi tiến hành thay đổi điện áp đặt vào phần ứng của động cơ ta
được một họ các đặc tính nhân tạo, nằm phía dưới và song song với đặc tính cơ tự
nhiên (Hình 2.8). Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp theo hướng giảm, thì mômen
ngắn mạch, dòng ngắn mạch và tốc độ động cơ giảm . Vì vậy phương pháp này
được dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ.
Μ
(Ι)
ο
ω
Μ
C
ω
0
ω
1
ω
2
U
®m
1
U
2
U
∆ω
∆ω

∆ω
Hình 2.8
Chương3
Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
18
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
S nguyờn lý h iu khin t ng
3.1. Nguyờn tc chung v s nguyờn lý v s lp rỏp
3.1.1. Nguyờn tc v s nguyờn lý
cỏc s iu khin t ng, trng thỏi ca cỏc thit b, cỏc b phn khụng
c nh m thay i theo cỏc tớn hiu iu khin. ng thi vi s thay i v trng
thỏi ú, cng dón n s thay i v ng i ca dũng in trong mch. Vỡ vy,
d dng tỡm hiu nguyờn lý lm vic ca h thng iu khin t ng, ngi ta
dựng s nguyờn lý (hay s khai trin). v c s nguyờn lý, trc ú ta
phi tin hnh thit k s nguyờn lý. Vic thit k phi da vo cỏc quỏ trỡnh
cụng ngh ca mỏy, mc t ng hoỏ v yờu cu c bn ca h thng iu khin
t ng.
Nguyờn tc v s nguyờn lý nh sau:
+ V trớ ca nhng chi tit, b phn quan trng khụng c b trớ ging nh
v trớ thc t;
+ Tt c cỏc chi tit ca cựng mt b phn c ký hiu bng mt ch cỏi,
nu b phn ú cú nhiu chi tit tng t nhau thỡ phõn bit chỳng bng cỏc ch s
1, 2, 3, 4, 5.
+ Mch lc v bng nột lin m; mch iu khin v bng nột lin mnh;
+ Trng thỏi ca cỏc chi tit, b phn u c v trng thỏi cha cú in
v khụng cú s tỏc ng ca ngoi lc;
+ ỏnh s cỏc u ni dõy c d dng v khi lp rỏp trỏnh nhm ln.
3.1.2. Nguyờn tc v s lp rỏp
+ Cỏc thit b cú trờn s nguyờn lý phi cú trờn s lp rỏp.
+ Phi m bo c cỏc yờu cu c bn ca h thng iu khin.

+ B trớ s lo rỏp phi m bo tin li trong s dng, tit kim vt liu
tớnh, m thut (gn nh cõn i).
+ V dng c thit b cn tỡm hiu k cu to, nguyờn lý lm vic trc khi
v. bờn cnh thit b cn ghi rừ tờn thit b theo nhim v trờn s v tờn do nh
ch to quy nh tin cho vic s cha v thay th.
Mch lc phi v bng nột lin m, mch iu khin v bng nột lin mnh,
trỏnh cú nhiu ch gp khỳc.
3.2. Cỏc yờu cu c bn ca h thng iu khin t ng truyn ng in
3.2.1. n gin
+ S lng ca thit b tham gia trong s l ớt nht (nu cú th c).
+ S dngthit b cựng loi.
+ S lng tip im, cun dõy l ớt nht.
3.2.2. An ton
+ Thit k s nguyờn lý mt cỏch hp lý.
+ S dng mỏy múc cú bn cao, chớnh xỏc cao, nu l Rle thỡ s ln
úng m tip im phi ln
+ Trong s phi b trớ cỏc bo v cn thit.
+ Nờn s dng cỏc c cu liờn ng C - in, m bo an ton cho ngi
vn hnh v cho thit b.
3.2.3. Linh hot, thun tin
+ S iu khin phi linh hot: nhanh chúng v d dng chuyn t ch
iu khin ny sang ch iu khin khỏc; chuyn t iu khin c cu ny sang
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
19
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
iu khin c cu khỏc; chuyn t vic iu khin quỏ trỡnh sn xut ny ny sang
ch iu khin khỏc quỏ trỡnh lm vic khỏc.
S iu khin phi thun tin: cỏc thit b phi c b trớ sao cho cụng
nhõn thao tỏc d dng, tn ớt sc lc, t mt v trớ cú th iu khin c nhiu i
tng hoc mi i tng cú th c iu khin nhiu ch.

3.2.4. Thng xuyờn kim tra tỡnh trng mch in v d dng phỏt hin ch h
hng
Dựng tớn hiu hoỏ ch tỡnh trng lm vic ca cỏc thit b, mỏy múc, tỡnh
trng tt xu ca mch in; trong s phc tp phi chia nh thnh nhiu nhúm
v mi nhúm cú bo v v tớn hiu riờng.
3.2.5. Tỏc ng dt khoỏt khi bỡnh thng v khi s c
Cn dựng cỏc loi khoỏ liờn ng m bo s lm vic theo mt trỡnh
t thao tỏc hp lý.
3.2.6. Dựng ỳng thit b
õy l mt yờu cu quan trng nhng khỏ phc tp, m bo lm tt
c iu ny cn nm vng iu kin lm vic ca mỏy múc thit b, c tớnh k
thut ca thit b v cụng dng ca nú. Ngoi ra cỏc h thng iu khin t ng
cũn phi m bo cỏc yờu cu: lp rỏp, sa cha, vn hnh d dng v kớch thc
ca h thng phi gn nh
3.2. S nguyờn lý
T cỏc yờu cu cụng ngh ca h thng truyn ng in ó t ra v cn c
vo cỏc nguyờn tc v s nguyờn lý nh ó trỡnh by trờn, sau õy l s
nguyờn lý hon chnh ca h thng (hỡnh v 3.1)
3.3. nguyờn lý lm vic ca h thng
h thng lm vic, trc tiờn úng ỏptomat A, cp in cho h thng. Nu
khụng xy ra s c thỡ mỏy bin ỏp TP cú in, n nỳt khi ng M trờn mch iu
khin, Rle G cú in, cun dõy rle hỳt m thộp úng tip im G
1
duy trỡ chớnh
nú, úng tip im G
2
cho ốn
1
bỏo hiu h thng bt u lm vic, úng tip im
G

3
trờn mch cụng tc t K. Cụng tc t K tỏc ng úng tip im K trờn mch lc
cung cp in cho hai b bin i B
1
v B
2
ca mch phn ng, nu cỏc Tiristor
c cp xung iu khin (theo lut iu khin khi ng) chỳng s lm vic cp
in mt chiu cho ng c , ng c s bt u khi ng cho n khi t c
trng thỏi lm vic nh mc ngha l mụ mem quay do ng c sinh ra ỳng bng
mụ men cn ca ti.
* H thng bo v:
- CC: Cu chỡ bo v ngn mch.
- PM
1
, PM
2
:Rle cng cc i bo v quỏ ti ln, khi xy ra quỏ ti thỡ
mt trong hai rle ny tỏc ng m tip im trờn mch rle trung gian G ng
c ngng lm vic, úng tip im cho ốn
3
bỏo hiu s c.
- PO: Rle bo v t pha (rle so lch dc): Khi xy ra t pha thỡ rle ny
tỏc ng m tip im PO
1
trờn mch rle trung gian G ng c ngng lm vic,
úng tip im PO
2
cho ốn
2

bỏo hiu s c.
- RN: Rle nhit bo v cho ng c khi xy ra s c quỏ ti nh lõu di. Khi
xy ra s c quỏ ti nh lõu di thỡ rle ny tỏc ng m tip im RN
1
trờn mch
rle trung gian G ng c ngng lm vic, úng tip im RN
2
cho ốn
4
bỏo
hiu s c.
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
20
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
Chương4:
Chọn thiết bị và bảo vệ
Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
21
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
loi tr s h hng thit b in v tng bn ca chỳng khi lm vic
nhng s iu khin t ng vi cỏc ng c cú cp in ỏp di 1000 V, ngi
ta dựng cỏc hỡnh thc bo v cho ng c v h thng iu khin nh sau:
- Bo v dũng cc i.
- Bo v nhit.
- Bo v mt in ỏp.
- Bo v khi mt pha.
4.1. Bo v dũng cc i
bo v khi ngn mch lc v mch lc ngi ta thng dựng cỏc hỡnh
thc bo v nh: Cu chỡ, rle cc i hoc mỏy ngt t ng. Tuy nhiờn, vi ng
c m ti yờu cu thit k cú cụng sut ln P = 76 kW, thỡ chn hỡnh thc bo v

ngn mch cho mch lc l dựng Rle cc i mc ni tip (hỡnh v nguyờn lý l cỏc
rle PM
1
v PM
2
)
Vic tớnh toỏn dũng in chn dũng chnh nh cho rle c i c tin
hnh theo cụng thc sau:
I
c
= (2
ữ
2,25). I
m
Trong ú I
m
l dũng in tng cng ca s thit b lm vic ng thi ln
nht trong s iu khin.
ỏp dng trong ti thỡ thit b ln nht trong s l ng c, dũng nh
mc ca ng c l: I
m
= 152 (A), vy dũng chnh nh ca rle cc i l:
I
c
= 1,4. 152 = 212,8 (A).
Cũn vi cỏc cu chỡ bo v mch chnh lu cú iu khin thỡ chn theo cụng
thc sau: I
dc
= (1
ữ

1,25). I
m

chn h s quỏ ti ca dõy chy l: k = 1,25, vỡ vy dũng in nh mc ca
dõy chy l:
I
dc
= 1,25 . 152 = 190 (A).
4.2. Bo v dũng khi cc tiu
õy l hỡnh thc bo v cho ng c mt chiu, hoc ng c khụng ng
b khi t mch kớch thớch. Hỡnh thc bo v ny c thc hin nh mt rle
ngt t thụng u ni tip vi cun kớch t.
Khi mch kớch t trng thỏi lm vic bỡnh thng, thỡ rle RNT cú in nú
s hỳt, úng tip im thng m RNT
1
trờn mch iu khin, ni lin mch ca
rle trung gian TG, vỡ vy khi n nỳt khi ng M , rle trung gian TG cú in
cun dõy rle s hỳt, lm cho cỏc tip im thay i trng thỏi: Tip im TG
1
úng
li cp in cho Cụngtct K, cụngtct cú in - hỳt lừi thộp úng tip im K
1
trờn
mch lc, cp in cho phn ng ca ng c.
Vỡ mt lý do no ú m cun kớch t b mt in, thỡ r le RNT khụng cú
in, tip im thng m RNT
1
trờn mch rle trung gian TG s m ra, do ú nu
cú n nỳt m mỏy M thỡ cng khụng th cp in vo phn ng ca ng c, ng
thi tip im RNT

2
úng li ốn
2
sỏng bỏo hiu cú s c mt mch kớch t.
4.3. Bo v khi quỏ ti
Quỏ ti ca ngc cú th phỏt hin theo giỏ tr dũng in, hoc theo nhit
ca ng c. Vỡ khi cú quỏ ti c hai thụng s ny u tng so vi giỏ tr nh
mc.
bo v khi quỏ ti cú th dựng rle cc i c chnh nh dũng nh
mc v cú khng ch thi gian trỏnh dũng m mỏy, nhng bo v loi ny s cú
tỏc ng khi cú cú quỏ ti khonh khc ln m thc t khụng cn thit phi ct.
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
22
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
Mc ớch ca bo v khi quỏ ti l ct khụng cho ng c lm vic nu nhit
ca nú tng ti mc cú th lm chỏy cỏch in. Vi mc ớch ú cỏc thit b bo v
khi quỏ ti phi ghi nhn hoc l nhit lng do ng c sinh ra (I
2
.t), hoc nhit
ca ng c (T
0
C). Rle bo v ghi nhn cỏc thụng s ny l rle nhit v rle
nhit .
Rle nhit lm vic theo nguyờn lý s dng s dón n hoc s thay i tớnh
cht vt lý ca mt s loi vt liu c bit khi b nung núng bi dũng in ca ng
c c bo v. Rle nhit sau khi tỏc ng khụng t tr v m phi cú ngi can
thip v cn cú mt khong thi gian nht nh - ú chớnh l thi gian cn thit
cho ng c kp ngui i trc khi lm vic. Rle nhit bo v khi quỏ ti cho ng
c khụng chc chn, vỡ thụng thng nú c t trong thit b iu khin t xa nờn
khú cú th m bo cho c tớnh nhit ca rle v ca ng c l ging nhau, ngha

l rle cú th khụng ct khi ng c ó quỏ núng, hoc ct nhm khi nhit ca
ng c cũn gii hn cho phộp.
Rle nhit cng nh cỏc thit b s dng cm bin bỏn dn, nhit in tr,
zeiristor c t trong lũng ca ng c cn bo v (thng c t ch núng
nht ca ng c, nh phớa i din vi qut giú lm mỏt hoc ỏp vo v ca ng
c), nh th m kim tra tỡnh trng nhit ca ng c chớnh xỏc hn rle nhit.
Rle nhit nhn tớn hiu nhit t hai ngun:
- Trc tip t dõy qun ng c.
- T phn t nung núng trong rle gm a kim loi kộp, phn t nung núng
ny nhn c dũng in t l vi dũng in ca ng c.
Vic la chn giỏ tr dũng bo v cho rle nhit , loi iu chnh c nh sau:
Vi loi rle nhit khụng iu
chnh c thỡ chn:



===

.190152.25,1.25,1


A
dcdmndm
ndmdm

trong ú:
- I
m.r
- dũng in nh mc ca rle;
- I

m.n
- dũng nh mc ca phn t t núng;
- I
dm.dc
- dũng nh mc ca ng c;
- K
min
, K
max
- gii hn iu chnh nh nht v ln nht ca (thụng thng vi
mụt s loi rle chn K
min
= 0,75; K
max
= 1,25)
4.4. Bo v mt in
Bo v mt in dựng t ng ct ng c ra khi li, khi li b mt
in hoc in ỏp gim xung quỏ mc. thc hin hỡnh thc bo v khi mt
in, ngi ta u song song tip im liờn ng ca Cụng-tc-t hoc u song
song in tr vi nỳt m mỏy. Cũn vic bo v in ỏp gim quỏ mc, ngi ta s
dng rle in ỏp cc tiu.
Vic s dng in tr mc song song vi nỳt m mỏy, ũi hi phi tớnh toỏn
chớnh xỏc tr s in tr cn thit. Vỡ vic xỏc nh chớnh xỏc tr s in tr giỳp cho
rle lm vic n nh, mt khỏc trong quỏ trỡnh s dng lõu di in tr cú th h
hng, dn n khú khn cho ngi sa cha, thay th. Vỡ vy, thụng thng ngi
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
23

>>

max
.
.
min
.

K
I
I
K
I
II
dcdm
ndm
dcdm
ndmrdm
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
ta hay sử dụng hình thức bảo vệ nhờ tiếp liên động như trong sơ đồ nguyên lý ở
trên.
Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
24
§å ¸n m«n: T§§ tù ®éng GVHD: PGS.TS Th¸i Duy Thøc
Chương5:
Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm simulink MATLAB
5.1. Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ
5.1.1. Phương trình đặc tính cơ

Từ phương trình đặc tính cơ tổng quát :

Trong đó:
Thay các đại lượng định mức :
U
đm
= 500 (V);
I
đm
= 152 (A);
ω
đm
= 0,105.n
đm
= 0,105.1750 = 183,75 (Rad/s);
R
ư
= 1,286 (Ω);

Vào phương trình (1) ta có :
65,1
75,183
286,1.152500
.
=
−
=
Ι−
=ΚΦ
dm

udmdm
dm
Ru
ω
Thay các đại lượng định mức vào phương trình đặc tính cơ tổng quát ta có
phương trình đặc tính cơ tự nhiên của động cơ :
( ) ( )
,.47,0303
65,1
286,1
.
65,1
500
.
22
Μ−=Μ−=
ΚΦ
Μ−
ΚΦ
=
u
R
U
ω
rad/s.

,.65,1.
uu
Ι=ΙΚΦ=Μ
N.m.

5.1.2. Đồ thị đặc tính cơ tự nhiên của động cơ
Để vẽ đồ thị đặc tính cơ tự nhiên của động cơ ta sử dụng phần mềm Simulink
MATLAD theo sơ đồ mô phỏng sau :
Sinh viªn: §Æng §×nh ThuËn Líp: LTC§ K53
ω - t c góc c a ng c , rad/s.ố độ ủ độ ơ
U - i n áp ph n mg ng c , U;Đ ệ ầ ứ độ ơ
M- Mô men quay c a ng c , N.m;ủ độ ơ
R
ư
- i n tr ph n ng c a ng c , ;Đ ệ ở ầ ứ ủ độ ơ
k- h s ph thu c kêt c u ng c ;ệ ố ụ ộ ấ độ ơ
- T thông d i m i c c t , Wb.ừ ướ ỗ ự ừ
25
( )
2
.
.
.
φ
φ
ω
k
R
M
k
U
u
−=
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
Hỡnh 5.1

Khi Clock gỏn : t = I
m
= 152 A;
Khi Fcn khai :
,.65,1. mN
UU
==
Khi Fcn_ 1 khai :
( ) ( )
./,47,0303
65,1
286,1
.
65,1
500
.
22
srad
R
M
U
dmdm
==



=

Ta cú th c tớnh c t nhiờn ca ng c:
5.2 Khi ng c lm vic ch ng c

5.2.1. Mụ hỡnh toỏn
- Phng trỡnh cõn bng ỏp:
e
dt
di
LRIU
u
uuuD
++=

Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53
26
Đồ án môn: TĐĐ tự động GVHD: PGS.TS Thái Duy Thức
- Phng trỡnh cõn bng mụ men:
dt
d
JMM
c

=
M
c
= k.
m
.I
m
M
c
=1,65 .152 = 250,8 (Nm)
J = J

c
+ 0,3.J
c

= 1,6 + 0,3.1,6= 2,08(Kg/m
2
)
M = k.
m
.I

,Nm
5.2.2 S cu trỳc v mụ phng bng MATLAD
T mụ hỡnh toỏn v cỏc thụng s k thut ca ng c ta xõy dng s mụ
phng bng MATLAD theo h phng trỡnh sau :
La chn dũng
khi ng ng c: I
k
= 2.I
m
= 2 .152 = 304(A)
Khi bng khai : 0 ;
m
0 ; 183,75
M
m
;2. M
m
413,6; 827,2.
Sinh viên: Đặng Đình Thuận Lớp: LTCĐ K53

trong ú : U
D
: i n ỏp t v o ph n ng ng c , (V)
I

: Dũng i n ph n ng ng c , (A)
R

: i n tr ph n ng v c c ph ng c : R

= 1,286()
L

: C m khỏng ph n ng ng c , (H)
e : S c i n ng ph n ng c a ng c , (V)
trong ú :
M : Mụ men do ng c sinh ra, (Nm)
M
c
=250,8: Mụ men c n c a t i, (Nm)
J : Mụ men quỏn tớnh c a h th ng truy n ng,
(Kg/m
2
)
trong ú :
J
c
: Mụ men quỏn tớnh ph n ng c a ng c , (Rad/s)
I

: Dũng i n ph n ng ng c , (A)
27







=
++=
08,28,250
65,1.013,0.286,1cos.500.34,2
dt
d
dt
di
u
U