Khảo sát và tính toán các tham số cho hệ truyền động t đ

Bài Tập Dài

Trường ĐHSPKT Vinh

Khoa Điện
Khoa Điện
Bộ môn lý thuyết chuyên ngành

BÀI TẬP LỚN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG
Lê Đức Anh…….Lớp:Đại học liên thông điện K3A

Họ và tên sinh viên:

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán các tham số cho hệ truyền động T-Đ

a/ Số liệu cho trước:Cho hệ truyền động T-Đ (thyristor-động cơ điện một chiều)có sơ đồ
nguyên lý như hình vẽ.
CL1
CBD
CK

Uc d

u*i

? uv
R

u

O

Ui

I
BÐ
RI

Ud

Ð

CKÐ

n

n

FX
FT

n

Hệ thống điều tốc hai mạch vòng tốc độ quay và dòng điện:

R  -Bộ điều chỉnh tốc độ quay;R1-Bộ điều chỉnh dòng điện ; FT- Máy phát tốc ;
FX – Máy phát xung điều khiển các tiristor của BĐ ; CBD – Cảm biến dòng điện
,ucd – điện áp chủ đạo(điện áp đặt tốc độ );un (un = n ) – Điện áp phản hồi tốc độ, ui* - Điện
áp đặt dòng điện; ui (ui =  I ) – Điện áp phản hồi âm dòng điện.
Bộ chỉnh lưu sơ đồ cầu 3 pha,hệ khuếch đại của bộ chỉnh lưu : Kb =48, Động cơ điện một chiều
:220 (V),150(A),1200(vòng/phút) ,Rư =0.3(  ),hệ số quá tải cho phép  =1,5. Tổng trở mạch

rotor: Rd = 0,3 (  ).
Hằng số thời gian Te =0,07(s) , Tm =0,22(s).Hệ số phản hồi dòng điện  = 0,05 V/A
(  10V/1,3 Iđm)
Hệ số phản hồi tốc độ  = 0,008Vphút/vòng (  12V/nđm),
GVHD: Nguyễn Minh Thư

1

Sv: Lê Đức Anh


Bài Tập Dài

Trường ĐHSPKT Vinh

Khoa Điện
B/ Yêu cầu của hệ thống:
Chỉ tiêu trạng thái ổn định:không có sai số tĩnh;
Chỉ tiêu trạng thái động:Lượng quá điều chỉnh dòng điện  i max  5%
Lượng quá điều chỉnh tốc độ khi khởi động không tảiđến tốc độ quay
định mức  i max  9%
C/ Nội dung cần thực hiện:
1/Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ.
2/Xác định các tham số của sơ đồ cấu trúc hệ truyền động.
3/Xác định tham số bộ điều chỉnh ổn định dòng điện.
4/Xác định tham số bộ điều chỉnh tốc độ của hệ truyền động.
5/Khảo sát đặc tính động học của hệ bằng phần mềm Matlap và rút ra kết luận.
6/Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ.
D/Yêu cầu:
Thời gian nhận bài tập dài:18/04/2011

…Thời gian nộp bài tập dài:18/05/2011

Tài liệu tham khảo:
1/Bùi quốc khánh cùng các tác giả
Cơ sở truyền động điện ; NXBKHKT 2005
2/Bùi Quốc Khánh,Nguyễn Văn Liễu…….
Điều chỉnh tự động truyền động điện,NXBKHKT 2003
3/Nguyễn Doãn Phước
Lý thuyết điều khiểnhệ tuyến tính;NXBKHKT 2002

Giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Minh Thư

GVHD: Nguyễn Minh Thư

2

Sv: Lê Đức Anh


Bài Tập Dài

Trường ĐHSPKT Vinh

Khoa Điện

I. Xây dựng cấu trúc của hệ thống:
Từ sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động T-Đ ta có sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định:

Ucđ(p

U i*

uv

R

Eb

Kb

RI

n(p)

ED
KÐ

RD




Trong đó :

+ R  :Bộ đièu chỉnh tốc độ quay
+ RI : Bộ điều chỉnh dòng điện
+ Ucđ : Điện áp chủ đạo.

+ U v : Điện áp đặt vào tốc độ.
+ U *i : Điện áp phản hồi âm dòng điện.
+ Kb :Hệ số khuếch đại của bộ chỉnh lưu.
+ Kđ : Hệ số khuếch đại động cơ.
+  : Hệ số phản hồi âm dòng điện.
+  : Hệ số phản hồi âm tốc độ.

GVHD: Nguyễn Minh Thư

3

Sv: Lê Đức Anh


Bài Tập Dài

Trường ĐHSPKT Vinh

Khoa Điện
* Sơ đồ cấu trúc trạng thái động.

Ic(p)
n( p)

ucd (p)

Wn(p)

Kb

 p 1

WI(p)

1

Rd
Te p  1

Rd
Tm p

KĐ





II. Xác định các tham số của sơ đồ cấu trúc hệ truyền động.
Độ sụt tốc độ : n 
Với

I đm .Rd 150.0,3

 308,219(vòng )
C e .đm
0,146

Ce .dm 

U dm  I dm .Ru 220  150.0, 3

 0,146
ndm
1200

Sai lệch tĩnh trên đường đặc tính cao nhất:

S% 

n
308,219
.100 
 20,4(%)
nđm  n t
1200  308,219

Nhận xét: Với hệ thống hở, sai lệch tỉnh lớn. Do đó phải thực hiện hiệu chỉnh thành hệ thống
kín với phản hồi âm tốc độ và yêu cầu không có sai lệch tĩnh (St% = 0).
Vậy ta sử dụng hệ thống điều tốc với phản hồi âm tốc độ sử dụng bộ điều chỉnh tỉ lệ có hệ số
khuyếch đại Kb=48 (bộ chỉnh lưu cầu 3 pha).
Hệ số khuyếch đại:

KD 

1
1

 6,849
Ce .dm 0,146

Kht =  . Kp . Kb . KĐ
TM=0,22(s);

TE=0,07(s)

Theo đề ra cho chỉnh lưu cầu 3 pha τ = 0,00167(s).
Điều kiện ổn định:

GVHD: Nguyễn Minh Thư

4

Sv: Lê Đức Anh


Bài Tập Dài

Trường ĐHSPKT Vinh

Khoa Điện
K HT

 2  TM .  TM .TE 0, 00167 2  0, 22.0, 00167  0, 22.0, 07


 134,9
TE .
0, 07.0,00167

1/ Xác định tham số của bộ điều chỉnh.
** Nguyên tắc thiết kế:
Phương pháp phân tích mạch là đi từ trong ra ngoài,phân tích mạch vòng trong rồi mới phân
tích mạch vòng ngoài.Ở đây,ta phân tích mạch vòng trong trước là mạch vòng dòng điện,sau
đó xem cả mạch vòng dòng điện là cả một khâu trong hệ thống điều tốc và tiếp tục thiết kế cho
mạch vòng ngoài là mạch vòng tốc độ.
Trong tín hiệu đo dòng điện thường là dòng tín hiệu xoay chiều,nên phải đặt một khâu lọc tần
số thấp có hằng số thời gian Ton.Tuy nhiên khâu lọc lại làm cho tín hiệu phản hồi bị trễ.Để cân
bằng sự trễ ta đặt thêm một khâu lọc có cùng hằng số thời gian và tần số đầu vào tín hiệu đặt.
Điện áp phản hồi nhận từ máy phát tốc thường nhấp nhô đổi chiều trong máy điện một chiều
gây ra nên ta cũng đặt một khâu lọc cùng hằng số thời gian va tần số vào tín hiệu đặt
* Sơ đồ cấu trúc trạng thái động như sau:
Ucđ

ΔUv

Rω

Ui*

RI

Kb

EĐ

Eb

KĐ

RĐ

β

γ
a.Thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện
* Đơn giản hoá sơ đồ đòng điện:Do Tm > Te nên sự thay đổi dòng điện nhanh hơn sự thay đổi
tốc độ (nhanh hơn sự thay đổi Suất Điện Động E).Vì vậy ta bỏ qua tác dụng của nhiểu sữ dụng
trong mạch vòng dòng điện.Trong thời gian t thì ta giả thiết rằng E Đ  0 .Giả thiết I(p)=0.
Hệ thống tương đương như sau:

GVHD: Nguyễn Minh Thư

5

Sv: Lê Đức Anh


Bài Tập Dài

Trường ĐHSPKT Vinh

Khoa Điện
Ud(p)

1

Rd
Tm p

Rd
Te p  1

Ud(p)

Id(p)

1

E Đ ( p)

Rd
Tm p

Rd
Te p  1



E Đ ( p)

Rd
Tm p
Ud(p)

Id(p)

Tm p. 1

Rd

Tm p

Rd
2
TmTe p  Tm p  1



EĐ p

Xử lý gần đúng: TmTe p 2 +Tmp + 1  Tmp(Tep + 1).
Với điều kiện:  ci  3.
Ud(p)


1
TmTe

; (1)

1

Rd
Tm p

Rd
Te p  1

EĐ p

Vậy sơ đồ cấu trúc của mạch vòng dòng điện:

GVHD: Nguyễn Minh Thư

6

Sv: Lê Đức Anh


Bài Tập Dài

Trường ĐHSPKT Vinh

Khoa Điện
U đk ( p)
U

*
i

1
Toi p  1

U d (P)
1
Rd
Te p  1

Kb
p  1

Wi ( p)

I d ( p)


Toi p  1
Biến đổi sơ đồ ta có:

U i*

 .K b . 1 R
d
(Toi p  1).(p  1).(Te p  1)

Wi ( p)



I d ( p)

 .K b . 1 R
d
 Wđt(p) =
(Toi p  1).(p  1).(Te p  1)
Thường do Te >> Toi và  nên suy ra:
(Toi p  1).(p  1)  Toi    p  1 = T i p  1
Điều kiện:  
Đặt : K2 =  .K b . 1

Rb

1
1
; (2)
3 Toi .

,ta có:
Wđt(p) =

U i*



Wi ( p)

K2
(T i p  1).(Te p  1)

K2
(T i p  1).(Te p  1)

I d ( p)

*Lựa chọn cấu trúc:
GVHD: Nguyễn Minh Thư

7

Sv: Lê Đức Anh