HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (495.72 KB, 85 trang )
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN
THÍ NGHIỆM ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
PTN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
9/2000
Trang 1
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
MỤC LỤC
Bài 1: Hướng dẫn sử dụng thiết bò và hệ thống hóa
lý thuyết liên quan.
Bài 2: Hướng dẫn sử dụng phần mềm Syswin 3.3.
Bài 3: Hệ truyền động động cơ vận tốc động cơ
một chiều kích từ độc lập - bộ chỉnh lưu .
Trang 03
Bài 4: Bộ khởi động mềm.
Bài 5: Hệ truyền động động cơ
không đồng bộ – Bộ biến tần áp.
Trang 04
Bài 6: PLC – Programable Logic Control.
(Phần cơ sở).
Trang 29
Bài 7: PLC – Programable Logic Control.
(Phần nâng cao).
Trang 39
Trang 52
Phụ lục: Một số bài tập mẫu cơ bản (lập trình PLC)
Trang 85
Trang 1 - 14
BÀI 1
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG
HÓA LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
Trang 2
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Giáo viên hướng dẫn cho sinh viên cách sử dụng, đặc tính của một số
thiết bò trong phòng thí nghiệm: Bộ biến tần, bộ khởi động mềm, cấu hình
PLC, dao động ký, đồng hồ đo … Phổ biến nội quy phòng thí nghiệm.
Giáo viên hướng dẫn cho sinh viên hệ thống hóa các kiến thức có liên
quan đến nội dung của các bài thí nghiệm. Chuẩn bò cơ sở lý thuyết cho nội
dung của phần thực hành.
BÀI 2
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH SYSWIN 3.3
I. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH
Trang 3
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Khi ta Click vào biểu tượng Syswin 3.3 trên cửa sổ windows, lập tức sẽ
xuất hiện màn hình giao diện của chương trình Syswin 3.3 như sau:
Trên menu bar có các chức năng bao gồm:
* File:
-
New project
Open project
Save project
Save project as
Import
Conver frorm
: Tạo File mới.
: Mở File.
: Save file.
: Save file dưới tên mới.
: Xuất file.
: Chuyển đổi file.
Trang 4
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
- Print setup
- Exit
: In chương trình .
: Cài đặt chế độ in.
: Thoát.
* Edit:
- Undo
- Cut
- Copy
- Paste
- Delete
- Insert Row
- Insert Column
- Delete Row
- Delete Column
- Find
- Replace
* Funtion:
: Chức năng phục hồi thao tác cũ.
: Cắt khối.
: Copy khối.
: Chèn khối.
: Xóa khối.
: Chèn hàng.
: Chèn cột.
: Xóa hàng.
: Xóa cột.
: Tìm kiếm.
: Thay thế.
Trang 5
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Syswin 3.3 có các hàm chức năng (Function) được sắp xếp thành các
thư mục chức năng khác nhau. Mỗi thư mục sẽ chứa những function với các
tính chất khác nhau. Tùy theo đặc tính cần dùng mà ta sẽ tìm được Function
thích hợp.
* Block:
- Block\network manager
- Select block\network
- Inser t block\network
- Delete block\network
- Test network
- Restore network
- Cross reference
: Hiệu chỉnh Block hay network.
: Chọn lựa block\network.
: Chèn block\network.
: Xóa block\network.
: Kiểm tra network.
: Phục hồi network.
: Tìm kiếm và hiệu chỉnh block.
* Online:
Trang 6
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
- Connect
- Up load program from PLC
- Down load program to PLC
- Verify program
- Protect program
- Mode
- Status
- Clear memory
- Set clock
- Error log
- Memory card
- Set
- Force
- I/O generate
- Online edit
- Monitoring
: Kết nối với PLC.
: Load chương trình từ PLC.
: Nạp chương trình vào PLC.
: Chỉnh sửa chương trình.
: Khóa chương trình.
: Chọn chế độ hoạt động cho PLC.
: Trạng th của PLC.
: Xóa bộ nhớ PLC.
: Cài đặt giờ.
: Báo lỗi.
: Bộ nhớ của card.
: Cài đặt đầu vào.
: Cài đặt đầu vào.
: Cài đặt I/O.
: Chỉnh sửa chế độ online.
: Chế độ mô phỏng trên máy tính.
*Edit:
Trang 7
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
- Data Display editor
- Time chart monitoring
- Data tracing
- Statement list editor
- Address symbol editor
- Network symbol editor
- Block symbol editor
: Hiệu chỉnh phần hiển thò dữ liệu.
: Phần mô phỏng dữ kiện theo thời gian.
: Đồ thò dữ liệu.
: Hiệu chỉnh dưới dạng Statement.
: Hiệu chỉnh theo đòa chỉ.
: Hiệu chỉnh theo network.
: Hiệu chỉnh theo block.
*Project:
- Project setup
- Project information
- Project preference
- Project password
- Programe check
- Project programe
- Comunication
: Cài đặt chương trình.
: Thông tin về chương trình.
: Cấu hình chương trình.
: Mật mã chương trình.
: Kiểm tra về chương trình và hệ thống.
: Chọn cách thức chuyển đổi lập trình.
: Kết nối.
Trang 8
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
- Hostlink setting
- Routing table
- Function mapping
- Allocate memory
- Edit I/O table
- PLC setup
- Data link table
: Cài đặt máy chủ.
: Bảng routting.
: Bản đồ hàm chức năng.
: Bộ nhớ chỉ đònh.
: Hiệu chỉnh bảng I/O.
: Cài đặt PLC.
: Bảng liên kết dữ liệu.
* Data:
- Load data bar
- Save data bar
- Clear data bar
: Load dữ liệu.
: Lưu dữ liệu.
: Xóa dữ liệu.
* Preference:
Trang 9
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
- Drawing
- Editting
- Windows
- Options
- Overview mode
: Cài đặt hiển thò.
: Cài đặt phần hiệu chỉnh.
: Cài đặt giao diện.
: Cài đặt chọn lựa.
: Chế độ xem tổng thể.
* Help: Trợ giúp.
II. VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TRÊN SYSWIN 3.3:
Trên màn hình giao diện của chương trình Syswin 3.3 có các thanh
công cụ dùng để viết, chạy chương trình dưới dạng ladder. Các thanh công cụ
này có từng chức năng độc lập đối với nhau.
Để lấy các block trên các thanh công cụ này, ta click vào các biểu
tượng biểu thò cho các block khác nhau bên trái màn hình, sau đó rê chuột
Trang 10
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
kéo các biểu tượng này ra màn hình đến chổ cần đặt block, click để nhả
block và đặt đòa chỉ, sau đó nhấn OK.
Tương tự như vậy đối với các hàm chức năng, các block khác nhau.
Để kết nối các block này thành giản đồ ladder ta dùng biểu tượng gạch nối.
Có 2 loại nối: Nối theo chiều dọc và chiều ngang.
Sau khi nối tất cả các block thành chương trình dưới dạng ladder. tiến
hành các thao tác sau để chạy chương trình với PLC:
- Kết nối máy tính với PLC: Chọn Online, Connect.(Phím tắt:
Shift+F9).
- Chọn Mode cho PLC: Chọn Online, Mode.(Phím tắt: Shift+F10).
+ Để nạp chương trình từ máy tính xuống PLC trước tiên cần
phải chỉnh PLC ở chế độ Mode: Stop.
Trang 11
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
+ Để chạy chương trình dưới dạng mô phỏng trên máy tính, chọn
Mode: Monitoring.
+ Để chạy chương trình trực tiếp trên bàn thí nghiệm thông qua giao
diện của máy tính, chọn Mode: Run.
Lưu ý:
Khi muốn hiệu chỉnh chương trình cần phải chỉnh PLC ở Mode: Stop.
Sau khi hiệu chỉnh cần nạp lại chương trình từ máy tính xuống PLC, chọn
Mode: Run để chạy chương trình đã hiệu chỉnh.
- Nạp chương trình: Online, Download programe to PLC, nhấn OK.
- Chạy chương trình: Chọn Online, Mode: Run. Tiến hành thí nghiệm.
BÀI 3
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC ĐỘNG CƠ MỘT
CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP VÒNG KÍN
I. LÝ THUYẾT:
Trang 12
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
A. Điều chỉnh tốc độ:
Được xem là điều chỉnh cơ bản của truyền động điện động cơ điện một
chiều kích từ độc lập. Ta có thể phân biệt các trường hợp là điều chỉnh tốc độ
với khâu hiệu chỉnh ở vòng trong và điều chỉnh tốc độ không có hiệu chỉnh
dòng điện. Theo phương pháp điều khiển, có thể phân biệt điều khiển tốc độ
bằng cách thay đổi điện áp phần ứng hoặc bằng cách thay đổi điện áp phần
ứng và thay đổi điện áp kích từ. Tùy theo cơ chế hoạt động của tải, truyền
động có thể làm việc trong một, hai hoặc bốn phần tư của mặt phẳng tải.
Phương tiện thực hiện việc điều khiển có thể tạo thành từ kỹ thuật analog
hoặc kỹ thuật số hoặc kết hợp cả hai. Do đó tồn tại rất nhiều dạng hệ truyền
động điều khiển truyền động động cơ một chiều dựa trên cơ sở kết hợp các
nguyên lý vừa nêu ở trên.
B. Mạch vòng hiệu chỉnh dòng điện :
Được sử dụng trong phần lớn các hệ truyền động. Lý do là khi ta thiết
lập giá trò giới hạn của dòng điện Imax, tính chấ
t động học IDCG
của hệ truyền
IDCM
động sẽ được nâng lên. Ngoài ra, bằng phương pháp đo, mạch hiệu chỉnh sẽ
A
Iycp dòng điện tăng vượt quá giá trò thiếA
không cho phé
t lập ngay cả ADCG
trong
trường
ADCM
Wyc Hiệu
Hiệkích
u
Mạchc xảy raBộngắn mạch ở phía tải một chiều. Hệ
hợp động cơ bò giảm
từ hoặ
chỉnh
chỉnh
tạo xung
truyềnvậđộ
ng vì vậdò
y ncó
tính chất bảo chỉnh
vệ
chốngV ngắnMmạch. GTrong mộtVsố
n tốc
g
lưu
kích
UDCM
UDCG
trường hợp truyềnđiệ
độ
độRng cơ và
n ng đặc biệt công suất nhỏ (servomotor),
ω
I
mạcW
h cô
n
g
suấ
t
(bá
n
dẫ
n
)
đượ
c
đònh
mứ
c
vớ
i
độ
an
toà
n
cao ( đònh mức dư
h
ht
thừa), dòng điện phát sinh có thể đạt đến giá trò hà
ng chục lần giá tròIktG
dòng
IktM
t
đònh mức mà không gây thiệt hại gì cho hệ truyềnộng, các truyền độ
ng như
A
vậy không cần thiết khâu hiệu chỉnh dòng điệnADCktM
vòng trong và có thể
ADCktG
đạt được
UktM
UktG
tính chất động học cao thông qua khâu hiệu chỉnh vận tốc.
Hình 1: Hệ thống điều khiển vận tốc động cơ một chiều kích từ
độ
lậu
p vò
ngnkín
C. Sơ đồ nguyên lý hệ thốn
g cđiề
khiể
truyền động động cơ theo một
chiều quay sử dụng khâu hiệu chỉnh dòng điện :
Wyc, Wht
: Vận tốc đặt ( yêu cầu), vận tốc đo (hồi tiếp).
k
: Tín hiệu điều khiển tương ứng với yêu cầu điện áp phần ứng.
Iyc, Iht : Dòng điện yêu cầu mạch phần ứng và dòng điện hồi tiếp.
M
: Động cơ một chiều.
G
: Máy phát một chiều.
ADCM,ADCG
: Các ampe kế đo dòng điện một chiều qua phần ứng động cơ
M và máy phát G.
UDCG : Volt kế đo áp một chiều qua phần ứng máy phát G.
R
: Điện trở làm tải cho máy phát G.
ADCktM, ADCktG : Các ampe kế đo dòng kích từ máy phát G và kích từ động cơ M.
13u cấp cho các cuộn dây kích từ của
UDCktM, UDCktG : Các nguồn điệnTrang
một chiề
máy phát G và động cơ M.
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Trong sơ đồ trên, mạch sử dụng cảm biến đo dòng điện đi qua mạch
phần ứng. Giá trò dòng điện một chiều này có thể đo trực tiếp thông qua việc
đo trực tiếp bằng cách mắc Shunt điện trở nối tiếp phần ứng. Điện áp một
chiều sau đó được đưa qua mạch điều chế (modulator-demodulator) cách ly
bằng máy biến áp. Một biện pháp khác là dùng shunt cảm kháng (transdutor)
mắc nối tiếp với phần ứng hoặc biến dòng mắc phía nguồn điện xoay chiều.
Các cảm biến dòng ở trên đều thỏa mãn tính cách ly điện.
Nguyên lý hoạt động của hệ khối trên có thể viết dưới dạng hàm
truyền.
Hàm truyền của mạch dòng điện được mô tả dưới dạng:
FSI =
Với
U IS ( p)
Ks
p.τm
=
.
U r ( p) 1 + p.τ∑ 1 + p.τm + p2 .τm .τa
KS = KBCl . KI / KƯ là hệ số khởi động mạch dòng điện hở.
KBCl, τBCl: Là hệ số khuếch đại bộ chỉnh lưu và hằng số thời gian trễ của nó.
Trang 14
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
KI, τI: Là hệ số khuếch đại cảm biến dòng và hằng số thời gian trễ của nó.
τΣ = τBCl + τI.
Để phân tích mạch hiệu chỉnh, ta có thể sử dụng phương pháp dùng
đặc tính tần số F(w). Để tổng hợp mạch (thiết kế), ta có thể sử dụng phương
pháp hàm truyền kết hợp với phương pháp modul tối ưu hoặc tối ưu đối xứng.
Phương trình đặc trưng của hàm truyền động cơ một chiều có thể phân tích
thành 2 thừa số và phương trình đặc trưng của mạch điều khiển dòng điện hở
có thể phân tích thành tích của 3 thừa số: (1+pτΣ).(1+ pτM).(1+ pτA), với τM, τA
là các hằng số thời gian. Nếu τm > τa thì τM ≈ τm và τA ≈ τa và trong trình tự
phân tích tiếp theo có thể sử dụng các hằng số τm và τa mà kết quả phân tích
có thể cho đáp ứng chấp nhận được.
Đặc tính F(w) với giá trò wm=1/τm thấp sẽ không ảnh hưởng đến tính
chất động học của truyền động. Phần tử 1/(1+p.τm) có thể thay thế bằng giá
trò 1/τm và hàm truyền mạch dòng điện hở có thể viết lại dưới dạng:
FSI =
U IS ( p)
Ks
=
U r ( p) (1 + p.τ ∑ ).(1 + p.τ a )
Hàm truyền trên được thiết lập với giả thuyết bỏ qua tín hiệu hồi tiếp
của sức điện động cảm ứng E. Điều này có nghóa là : Các biến đổi chậm của
E ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình dòng điện mạch phần ứng. Để quá
trình mạch vòng dòng điện được hiệu chỉnh mang tính chất tắt dần, người ta
sử dụng khâu hiệu chỉnh loại PI. Hằng số thời gian tích phân được chọn theo
phương pháp tối ưu đối xứng τI = 4τΣ. Độ khuếch đại khâu hiệu chỉnh KR phải
thỏa mãn yêu cầu chất lượng điều chỉnh.
Hàm truyền khâu hiệu chỉnh dòng điện mạch vòng hở cho bởi hệ thức:
FOI = K R .K S
1 + p.4τ ∑
p.4τ ∑ .(1 + p.τ ∑ ).(1 + p.τ u )
Trong đó khâu hiệu chỉnh dòng điện có dạng:
FRI = K R
1 + p.4τ ∑
p.4τ ∑
Trang 15
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Tốc độ diễn ra của đáp ứng đối với sự thay đổi tín hiệu dòng điện dạng
nhảy bước khá nhanh và ta có tm≈4(τBCL+τI). Điều này có ý nghóa tốt đối với
khâu hiệu chỉnh vận tốc vòng ngoài.
Đối với động cơ công suất lớn, thỉnh thoảng ta cần thực hiện hạn chế
hoặc điều chỉnh độ tăng dòng điện di/dt. Lý do của nó là tạo điều kiện cải
tiến hoặc thuận lợi cho quá trình chuyển mạch diễn ra trên cổ góp của động
cơ hoặc khống chế độ tăng di/dt qua Thysistor hoặc hạn chế khả năng phát
sinh hiện tượng trượt Rotor trong các truyền động có liên kết đàn hồi như
truyền động dây cáp. Để thực hiện giới hạn di ư/dt, ta có thể sử dụng mạch
khống chế tác động trên tín hiệu ở ngõ vào.
Trong trường hợp sử dụng phương pháp tối ưu đối xứng, ta có thể thực
hiện giới hạn độ tăng dòng điện bằng mạch bù trễ bậc 1 mắc nối tiếp với tín
hiệu dòng điện đặc và hàm truyền của nó là:
1
(1 + p.4τ ∑ )
F ( p) =
Để tổng hợp mạch vòng hiệu chỉnh vận tốc , trước hết ta phải tìm hàm
truyền mạch hiệu chỉnh dòng điện. Bởi vì kết quả phân tích hàm tần số cho
thấy chỉ có các tần số thấp và trung có tác dụng nên trong hàm truyền mạch
hiệu chỉnh dòng điện có thể viết dưới dạng ngắn gọn:
FKI =
U ht
=
U Iyc
1 + p.4τ ∑
1 + p.4τ ∑ .(1 +
1
)
K R .K S
Và trong trường hợp dùng phần tử bù trễ tính được sẽ là:
FKI ( p) =
Với:
τ n = 4.τ ∑ . (1 +
1
(1 + p.τ n )
1
1
) = τ1 .(1 +
)
K R .K S
K R .K S
là hằng số thời gian thay thế và τn << τm và việc bỏ qua mạch vòng suất điện
động E có thể chấp nhận được.
Thời gian quá độ thường có thể so sánh với thời gian của xung điện áp
chỉnh lưu. Từ đó, trong phân tích nên xem bộ chỉnh lưu có đáp ứng ở dạng
Trang 16
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
xung chứ không phải dạng liên tục. Phương pháp tiếp cận trên chỉ áp dụng
cho trường hợp dòng điện tải liên tục và trong trường hợp dòng điện tải gián
đoạn cần phải điều chỉnh cấu hình.
Mạch hiệu chỉnh vận tốc động cơ một chiều theo phương pháp điều
khiển điện áp phần ứng :
Mạch cảm biến vận tốc thường sử dụng là máy phát tốc tachodynam.
Điện áp máy phát tốc phải có quan hệ tuyến tính với vận tốc gốc của trục
rotor. Mạch phần ứng máy phát tốc không được phép chòu quá dòng để tránh
sai số. Điện áp ra của máy phát tốc có thể xuất hiện hiện tượng dợn sóng của
sóng hài bậc thấp do tác dụng nối trục với động cơ không chuẩn, sóng hài
này không thể dễ dàng lọc bỏ. Phụ thuộc vào số thanh góp và số rãnh rotor,
điện áp ra của máy phát tốc sẽ chứa đựng một số sóng hài bậc cao-dễ dàng
lọc. Các thành phần sóng hài có thể có độ lớn đến 10% điện áp một chiều.
Do đó cần thiết mắc mạch lọc ở ngõ ra của máy phát tốc để khử sóng hài.
Đối với các truyền động ít đòi hỏi độ chính xác cao và các truyền động
công suất nhỏ, có thể sử dụng cầu phân thế.
Độ chính xác của phép đo mạch cầu phụ thuộc vào tính thay đổi mạch
từ và nhiệt độ của các điện trở mạch cầu.
Để đạt độ chính xác cao, có thể sử dụng bộ biến đổi dạng xung. Cảm
biến vận tốc dạng xung (encode) tạo ra xung điện áp ngõ ra với tần số xung
tỷ lệ vận tốc góc:
ω
fω = .z
2π
Với z là tổng số xung đo được trong một vòng quay của rotor và ω là
vận tốc góc phải đo.
Cảm biến xung thường thực hiện trên nguyên lý quang điện tử hoặc
nguyên lý cảm ứng điện từ. Để đạt được thông tin về giá trò thực của vận tốc
ở dạng số Nω thì tín hiệu ra của cảm biến xung được đưa vào mạch đo tần số
hoặc mạch đo chu kỳ xung. Trong trường hợp đầu, mạch đếm cho ra giá trò:
Nω = Y.fω = KI . ω
Với T là thời gian thực hiện phép đo tần số. Trong trường hợp thứ hai,
mạch đếm sẽ cho giá trò số:
N ω = T.fh =
K
1
.fh = 2
fω
ω
Trang 17
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Tổng số xung fh được đo nằm giữa hai xung phát của bộ cảm biến xung
và khoảng cách hai xung này bằng chu kỳ T.
Hàm truyền mạch vòng hở của mạch hiệu chỉnh vận tốc có dạng:
FSω =
U ωS K pω
1
=
.
.
U Iyc K I 1 + p.τ n
Với:
KS =
1
p.τ m .
Kφ
Ru
=
KS
p.τ m .(1 + p.τ n )
K pω R u
.
K I Kφ
là hệ số khuếch đại của hệ thống.
Khi sử dụng khâu hiệu chỉnh vận tốc loại PI, hàm truyền khâu hiệu
chỉnh vòng hở sẽ là:
FOω = FSω .FRω =
K R .K S .(1 + p.τ R )
p 2 .τ m .τ R .(1 + p.τ n )
Trong đó, hàm truyền khâu hiệu chỉnh vận tốc có dạng:
FRω =
K R .(1 + p.τ R )
p.τ R
Rõ ràng, việc giảm hằng số thời gian τm sẽ làm tăng hệ số
Ko=KR.KS/τm.τR và dòch chuyển đặc tuyến modul tăng lên làm tăng tốc độ
hiệu chỉnh đồng thời giảm hệ số an toàn về pha và ngược lại. Việc tăng hằng
số τn cũng dẫn đến hiện tượng giảm an toàn về pha (mất ổn đònh).
Trong quá trình điều chỉnh, nếu mạch hạn chế tín hiệu dòng yêu cầu
tác động, thì khâu hiệu chỉnh vận tốc không ảnh hưởng thời gian điều chỉnh.
Lúc đó, khâu hiệu chỉnh dòng thực hiện quá trình điều chỉnh moment có độ
lớn moment cực đại tỷ lệ với độ lớn dòng điện khống chế sẽ tác động đến
thời gian quá độ của điều chỉnh vận tốc. Khâu hiệu chỉnh vận tốc chỉ tác
động khi tín hiệu dòng điện yêu cầu giảm dưới giá trò cực đại giới hạn. Đối
với truyền động không đảo chiều, khi thực hiện khởi động động cơ, vận tốc
đạt được có thể vượt vận tốc không tải lâu dài, do hệ không tác động tạo
moment hãm khi vận tốc động cơ vượt vận tốc yêu cầu.
Trang 18
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
II. THÍ NGHIỆM:
A. Mục đích thí nghiệm:
Thí nghiệm nhằm giúp sinh viên làm quen với cấu trúc điều khiển hệ
thống cơ bản của hệ truyền động điện.
Nhận dạng các liên kết về mạch công suất: động cơ một chiều, bộ
chỉnh lưu điều khiển, mạch kích từ, nguồn kích từ.
Nhận dạng các liên kết về mạch điều khiển: các cảm biến vận tốc,
mạch lọc tín hiệu, cảm biến dòng điện, các khâu hiệu chỉnh, mạch giới hạn
dòng điện.
Trong quá trình thí nghiệm, sinh viên thực hiện đo đạc, theo dõi và
quan sát các đại lượng vật lý mạch công suất như điện áp, dòng điện, vận tốc
động cơ. Quan sát và theo dõi các tín hiệu điều khiển như tín hiệu đặt, tín
hiệu hồi tiếp, tín hiệu ngõ ra khâu hiệu chỉnh, tín hiệu điều khiển như các tín
hiệu đặt, tín hiệu hồi tiếp, tín hiệu ngõ ra khâu hiệu chỉnh, tín hiệu điều
khiển, sóng đồng bộ răng cưa.
Trong vận hành sinh viên hiểu được tác dụng của các khâu hiệu chỉnh.
B. Phần đo:
Mô tả sơ đồ thí nghiệm (xem hình 1):
Mạch công suất hệ truyền động gồm động cơ một chiều M kéo tải máy
phát điện G.
Động cơ một chiều có mạch kích từ độc lập lấy từ nguồn kích từ một
chiều điều chỉnh được UKTM, dòng điện kích từ được điều chỉnh đến giá trò
1,2A đo bởi ampe kế AktM. Độ lớn dòng kích từ được điều chỉnh bằng núm
vặn NUMKTM.
Phần ứng của động cơ một chiều (± M) được cấp nguồn từ bộ chỉnh
lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn bộ chỉnh lưu. Điện áp và dòng điện
phần ứng động cơ đo bằng Volt kế VDC1 và ampe kế ADC1.
Máy phát điện G có điện áp phần ứng ± G được mắc vào tải trở
kháng R. Ngõ ra của máy phát G mắc nối tiếp với ampe kế ADC2 và điện trở
R, điện áp trên tải đo bằng Volt kế VDCG. Mạch kích từ máy phát mắc vào
nguồn điện một chiều điều chỉnh được bằng núm vặn NUM2.
Trang 19
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Mạch điều khiển vòng kín chứa hai khâu hiệu chỉnh đấu theo cấu trúc
cascade. Khâu hiệu chỉnh dòng điện R1 nằm ở mạch vòng kín bên trong và
khâu hiệu chỉnh vận tốc Rω ở vòng ngoài.
Khâu hiệu chỉnh dòng điện nhận hai tín hiệu ở ngõ vào gồm tín hiệu
dòng điện yêu cầu (đặt) Iyc và tín hiệu dòng điện hồi tiếp Iht (đo). Tín hiệu
dòng điện đặt lấy từ ngõ ra của khâu hiệu chỉnh vận tốc có giá trò khống chế
tối đa Iycmax. Dòng điện qua nguồn xoay chiều của mạch phần ứng sau khi qua
cảm biến dòng điện được đưa vào bộ chỉnh lưu không điều khiển, dòng điện
chỉnh lưu này tạo nên điện áp trên tải Rs. Tín hiệu điện áp tỷ lệ dòng điện
qua mạch phần ứng Iht. Để hạn chế các tác động nhiễu, tín hiệu dòng đo được
xử lý bằng mạch lọc.
Khâu hiệu chỉnh dòng điện tạo nên điện áp ngõ ra U đk . Tín hiệu này
cùng với sóng đồng bộ răng cưa U p được đưa vào mạch xử lý tín hiệu và tạo
xung kích Ug để thực hiện kích đóng các thysistor SCR.
Khâu hiệu chỉnh vận tốc Rω nhận hai tín hiệu ở ngõ vào gồm tín hiệu
vận tốc yêu cầu (đặt) W yc và tín hiệu vận tốc hồi tiếp W ht (đo). Tín hiệu vận
tốc đặt được điều khiển thay đổi bằng núm vặn NUMW có giá trò giới hạn
Wycmax.. Vậân tốc động cơ lấy từ điện áp phần ứng của máy phát tốc MPT quay
đồng trục với động cơ một chiều M.
Khâu hiệu chỉnh vận tốc tạo nên điện áp ngõ ra I yc đưa vào khâu hiệu
chỉnh dòng điện RI. Tại đây, khâu hiệu chỉnh sẽ so sánh tín hiệu I yc với tín
hiệu dòng điện hồi tiếp Iht để tạo nên tín hiệu điều khiển k ở ngõ ra. Tín
hiệu k sau đó phối hợp với tín hiệu sóng đồng bộ răng cưa để xác đònh thời
điểm đóng kích của các SCR.
* Các thiết bò thí nghiệm:
-
Động cơ một chiều: đm=70V; Ukt=80V; Rư=5IΩ; Rkt=25Ω;
nđm=960v/phút.
Nguồn AC cấp cho bộ chỉnh lưu phần ứng: 85V.
Nguồn AC cấp cho mạch kích từ động cơ : variac 1kVA.
Máy phát một chiều: đm=70V; Ukt=80V; Rư=5IΩ; Rkt=25Ω;
Nguồn AC cho mạch kích từ máy phát: Variac 1kVA; input=220V.
Tải của máy phát: R=7.5Ω; 300W.
Cảm biến dòng điện: Ki=…………………V/A.
Cảm biến vận tốc: Kw=……………………V/(vòng/phút).
Nguồn điện mạch điều khiển: ±15VDC.
Trang 20
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
C. Các bước thí nghiệm:
1. Đấu dây theo sơ đồ (Hình 1).
Chú ý: Sau mỗi lần đấu dây, giáo viên kiểm tra xong mới được đóng điện.
2. Vận hành hệ truyền động trong động cơ không tải:
Khảo sát dạng sóng và đo các đại lượng, các tín hiệu trong điều kiện
hoạt động không tải của động cơ:
- Đóng CB 3 pha để cấp nguồn tổng cho bàn thí nghiệm.
- Đóng công tắc KKTM để cấp nguồn cho mạch kích từ, chỉnh biến áp từ
ngẫu ( núm vặn NUMKTM ) để dòng để dòng kích từ động cơ đạt gía trò
là 1A ( đọc trên Ampe kế ADCKTM trên panel thí nghiệm).
Chú ý: Giữ nguyên dòng điện kích từ trong suốt quá trình thí nghiệm.
- Đóng nguồn điện cho mạch điều khiển bằng công tắc KCTRL. Điều
chỉnh vận tốc đặt cho động cơ bằng núm vặn NUMW, và dùng VOM để
đo vận tốc đặt Wyc sao cho Wyc có giá trò 6V, sau đó đo các đại lượng
khác như Wht, Iyc, Iht, k và dùng Osilocope quan sát và ghi nhận các
tín hiệu điều khiển Wht, Iyc, Iht, k, Up vào các bảng và đồ thò dưới
đây:
Bảng 1.1:
BƯỚC
1
2
3
4
5
6
ĐẠI
LƯNG
KCTRL
NUMW_
Wyc(V)
Wht
Iyc
Iht
k
(V)
(V)
(V)
(V)
ĐỘ
LỚN
ON
6
Nhận xét 1.1:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………
Ghi nhận các kết quả đo vào bảng sau:
Bảng 1.2:
BƯỚC
1
2
3
4
ĐẠI LƯNG
VDCM (V)
IDCM (V)
VKTM (V)
IKTM (V)
Trang 21
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
ĐỘ LỚN
Dùng Osilocope chuyển hệ số khuyếch đại của Probe = x10 và tầm đo
5V/DIV để đo dạng điện áp chỉnh lưu giữa các vò trí của VDC.
Vẽ và nhận xét các dạng sóng thu được:
Đồ thò 1.2:
Nhận xét 1.2:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
Dùng VOM để đo các đại lượng điều khiển, ghi nhận các kết quả vào
bảng sau:
Bảng 1.3:
BƯỚC
1
2
3
4
5
ĐẠI
LƯNG
Wyc (V)
Wht (V)
Iyc (V)
Iht (V)
k (V)
ĐỘ LỚN
Trang 22
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Dùng Osilocope ( cả 2 kênh ) để quan sát và vẽ trên cùng đồ thò các
đại lượng điều khiển như Wyc,Wht, Iht, Iyc, k trong chế độ chạy không
tải.
Đồ thò 1.3:
Nhận xét 1.3:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
3. Vận hành hệ truyền động trong điều kiện mang tải:
Đóng tải cho máy phát G bằng cách bật công tắc KR sang vò trí ON và
đóng nguồn kích từ cho máy phát bằng công tắc KKTG = ON, điều chỉnh
điện áp kích từ dùng núm NUMKTG sao cho điện áp kích từ VDCKTG đạt
giá trò 0, và dòng kích từ đọc trên ADCKTG = 0 (A).
Chuyển hệ số của Probe = x10 và đặt probe của Osilocope đến vò trí
điện áp VDCM của bộ chỉnh lưu để theo dõi.
Dùng núm vặn thay đổi dòng kích từ đến các giá trò trong bảng, ghi
nhận các giá trò đo được trên dụng cụ đo, chú ý theo dõi sự thay đổi của dạng
sóng điện áp chỉnh lưu khi điện áp kích từ máy phát thay đổi. Giá trò VDCM
và ADCM cho trực tiếp bởi dụng cụ đo, Wht (V) xác đònh nhờ VOM:
Trang 23
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Bảng 1.4:
THỨ TỰ
1
2
3
4
5
6
ADCKTG(A)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
VDCM (V)
ADCM (A)
Wht (V)
Nhận xét 1.4:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
Điều chỉnh điện áp kích từ máy phát từ từ về giá trò 0 bằng núm vặn
NUMKTG.
Theo dõi tác dụng khâu hiệu chỉnh vận tốc trong điều kiện thay đổi tải
và Wyc không thay đổi:
Đặt Probe với hệ số x1, tỷ lệ 2V/DIV theo dõi dạng sóng ra của I yc
(giữa Iyc và mass). Lần lượt thay đổi tải bằng cách điều chỉnh dòng kích từ
của máy phát ADCktG (núm ADCktG) theo các giá trò trong bảng, theo dõi
và đo độ lớn điện áp ra của khâu hiệu chỉnh.
Ghi kết quả và nhận xét:
Trang 24
Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Điện Công Nghiệp
Bảng 1.5:
THỨ TỰ
1
2
3
4
5
6
ADCKTG(A)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Wyc (V)
Wht (V)
Iyc (V)
Iht (V)
Nhận xét 1.5:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
Theo dõi tác dụng của hệ điều chỉnh vòng kín khi thay đổi vận tốc yêu
cầu (đặt):
Đặt Probe với hệ số x10, đến vò trí đo điện áp nguồn phần ứng VDCM
để theo dõi dạng áp phần ứng động cơ. Kiểm tra dòng điện kích từ máy phát
bằng 1A. Dùng núm vặn NUMW chỉnh lần lượt các giá trò Wyc theo bảng.
Ghi kết quả và nhận xét:
Bảng 1.6:
BƯỚC
1
2
3
4
5
Wyc (V)
6
5
4
3
6
VDCM (V)
ADCM (V)
Wht (V)
Nhận xét 1.6:
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
Trang 25
