ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHO CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG

Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ
Tên đề tài : Thiết kế hệ thống truyền động cho
cân
băng định lợng

Phễ
u

Vật
liệu

F

Cơ cấu cân định l
ợng

Puli chủ động

Hộp số

Động cơ

Động cơ điện một chiều
- Số liệu :
+ Lực kéo 600N
+ Tốc độ cực đại 1,5 m/s
+ Tốc độ cực tiểu 0,075 m/s
+ Đờng kính trục 300 mm
+ Hộp số i = 10 ; = 80%

- Yêu cầu :
+ Nêu yêu cầu công nghệ của truyền động
+ Tính chọn công suất động cơ
+ Chọn phơng án truyền động
+ Xây dựng sơ đồ điều khiển
+ Tổng hợp hệ

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

1


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Chơng I
Mô tả quá trình công nghệ và yêu cầu đối với hệ truyền
động cân băng định lợng
1 . Mô tả quá trình công nghệ của cân băng định
lợng
Cân băng định lợng là cơ cấu tác động liên tục thuộc nhóm
máy nâng vận chuyển. Là thiết bị vận tải liên tục dùng để chuyên
chở hàng dạng hạt, cục ( cát, đá dăm, than, thóc gạo ...) hoặc các
vật liệu thể rắn ( gỗ , hòm , thép thỏi ) theo phơng nằm ngang
hoặc theo mặt phẳng nghiêng ( góc nghiêng không lớn hơn 30 o ).
Nó đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất, là cầu nối
giữa các hạng mục, công trình sản xuất riêng biệt giữa các phân xởng trong một nhà máy, giữa các máy sản xuất trong một dây
chuyền sản xuất.
Hệ truyền động cân băng định lợng gồm có:
+ Động cơ
+ Hộp số

+ Puli chủ động
+ Băng tải
+ Phễu
+ Cơ cấu cân định lợng
Động cơ quay tang chủ động thông qua hộp số và Puli chủ
động , nhờ ma sát mà băng tải chuyển động . Tang bị động tự do
quay do ma sát với băng . Để khắc phục độ võng của băng ngời ta
đặt các con lăn và chúng cũng tự do quay do ma sát với băng . Vật
liệu từ phễu nhờ băng tải đợc chuyển đến đổ ở máng phối liệu.
Khối lợng của vật liệu đợc cơ cấu cân định lợng cân chính xác
theo lợng đặt ban đầu.
Năng suất của băng tải đợc tính theo biểu thức:
Q .v
[ kg/s ]
hay:

Q

3600..v
3,6..v [ tấn/h ]
1000

trong đó:
: khối lợng tải theo cjiều dài [kg/m ]
v : tốc độ di chuyển của băng [m/s]
Khối lợng của băng tải theo chiều dài đợc tính theo công thức:

S ..10 3
trong đó:
: khối lợng riêng của vật liệu [ tấn/m3 ]

S : tiết diện cắt ngang của vật liệu trên băng
[ m2 ]
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

2


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

2 . Các thông số kỹ thuật, đặc điểm công nghệ và
yêu cầu đối với hệ truyền động băng tải phối liệu
2.1 . Các thông số kỹ thuật







Hệ truyền động sử dụng động cơ điện một chiều.
Lực kéo 600 N
Tốc độ cực đại 1,5 m/s
Tốc độ cực tiểu 0,075 m/s
Đờng kính trục 300 mm
Hộp số i = 10 ; = 80%

2.2 . Đặc điểm công nghệ và yêu cầu đối với hệ
truyền động
a . Loại phụ tải
Đặc tính cơ của máy sản xuất thờng có dạng

M c M co M dm

w
M co
wdm







Mco
- Mômen ứng với tốc độ = 0
Mđm - Mômen ứng với tốc độ wđm
Mc
- Mômen ứng với tốc độ
Với băng tải = 0. Do đó ta có Mc = Mđm = const . Ta thấy
rằng tải của hệ truyền động băng tải phối liệu hầu nh ít thay đổi
trong quá trình làm việc. Hệ truyền động này là hệ làm việc ở
chế độ dài hạn.
Ta có đồ thị công suất và momen cản tĩnh của truyền động
điều chỉnh tốc độ với Mc = const nh sau:
trong đó:

w
wmax

Pc

Mc
wmin

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

3


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Pmax

Mc ,Pc

b . Chiều quay của băng
Băng tải nhận vật liệu từ phễu và vận chuyển đến nơi phối
liệu nên chuyển động của nó là theo một chiều bắt buộc và không
có đảo chiều quay. Nếu đảo chiều quay của băng tải thì do quán
tính nguyên vật liệu sẽ rơi vãi, không bảo đảm đợc yêu cầu phối
liệu. Ngoài ra khi đảo chiều thì có một số phần của vật liệu
không chuyển qua đợc thiết bị cảm biến để cân chính xác.
c . Giản đồ phụ tải
Các thông số chính của hệ truyền động
Vận tốc
vmin
vmax
Vận tốc

lớn nhất, nhỏ nhất

= 0,075 ( m/s )
= 1,5 ( m/s )
của trục quay

v min
0,075

0,5( rad / s )
R
0,15
v
1,5
max
10( rad / s )
R
0,15

w' min
w' max

Vận tốc của trục quay qui đổi với i = 10

wmax w' max .i 10.10 100(rad / s )
wmin w' min .i 0,5.10 5( rad / s )
Từ phơng trình động học của truyền động điện

M M c J

dw
dt

ta có giản đồ phụ tải

MC
1

2

3

t

0

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

4


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

+ Đoạn 01 là đoạn băng tải đợc khởi động. Vì băng tải làm
việc ở chế độ dài hạn, số lần đóng cắt ít. Các yêu cầu về
khởi động động cơ là không nặng nề. Ta có thể cho băng tải
khởi động đến tốc độ làm việc và ổn định ở tốc độ đó rồi
mới cho nguyên vật liệu rơi xuống băng từ phễu.
+ Đoạn 12 là đoạn băng tải làm việc với tải M c không đổi.
Biến thiên dw/dt chỉ có trong giai đoạn tốc độ biến thiên tức
đoạn 01 và 23.
+ Đoạn 23 là đoạn giảm tốc và dừng băng tải. Ta cũng có thể

cho băng tải dừng tự do, hoặc dừng tự do có dùng thêm phanh
hãm.
d . Các yêu cầu về khởi động và hãm
Hệ truyền động băng tải phối liệu khi khởi động với gia tốc
lớn sẽ làm tăng lực đàn hồi gây biến dạng băng và làm đứt băng. Để
hạn chế điều này ta phải sử dụng khâu giảm tốc khi khởi động.
Để động cơ có thể khởi động đợc sau khi mất điện trong
quá trình làm việc thì chọn động cơ có mômen khởi động đủ lớn.
Khi dừng thì không yêu cầu dừng chính xác, nhng cũng tránh
cho hệ dừng với gia tốc lớn gây h hỏng, đứt băng. Hệ truyền động
băng tải thờng làm việc liên tục ít khi phải dừng nên không cân
fthiết kế bộ giảm tốc. Cũng không cần thiết kế phanh hãm vì khi
kết thúc công việc ta sẽ để cho băng dừng tự do.
e . Sơ đồ động học
Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lợng có
dạng đơn giản nh sau :

Wc

Wd
i
n

Pc

Mc

puli chủ đ
ộng ké
o

máy sản xuất

Trong đó:
1- Động cơ điện
2- Hộp tốc độ
3- Trục chính để lắp vào máy quay băng tải
g . Hệ truyền động nhiều động cơ

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

5


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Khi có nhiều băng tải làm việc nối tiếp trong một dây truyền
đòi hỏi phải đồng bộ hoá tốc độ của các động cơ truyền động và
đặt các khoá liên động cần thiết bảo đảm thứ tự tác động. Khi
đó tốc độ động cơ phải bằng nhau trong mọi trờng hợp để tránh
các lực đàn hồi trên băng.
h . Độ chính xác
Độ chính xác về tốc độ là yêu cầu quan trọng , đợc đánh giá
bởi sai lệch tĩnh:

%

w wt
w
100% d
100%

wdm
wd

i . Dải điều chỉnh

D wmax : wmin 1,5 : 0,075 20 : 1

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

6


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Chơng II
tính chọn công suất động cơ
1 . Xác định các thông số cần thiết
Tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất
vmax
.i (1,5 / 0,015) * 10 100(rad / s )
R
min ( max * vmin ) / vmax 5(rad / s )
Mô men cản qui đổi về trục động cơ:

max

M cqd

F .R 600.0,15

11,25( Nm)
i.
10.0,8

2 .Tính công suất động cơ
Để tính chọn công suất động cơ trong trờng hợp truyền động
có điều chỉnh tốc độ, ta cần xác định các yêu cầu cơ bản sau:
Đặc tính phụ tải truyền động Pc(), Mc(): Phụ tải truyền

động yêu cầu điều chỉnh tốc độ với M = const. Khi đó, công suất
yêu cầu cực đại Pmax = Mđm.max


M c = const
max

min
0

M

c

Đặc tính phụ tải


Phạm vi điều chỉnh tốc độ max và min

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

7


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Dải điều chỉnh tốc độ:

D =max/min = 20 : 1



Phơng pháp điều chỉnh và bộ biến đổi trong hệ
thống truyền động
Dự dịnh dùng phơng pháp điều chỉnh điện áp phần ứng sử
dụng chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển (thyristor).
Loại động cơ truyền động

Yêu cầu dùng động cơ một chiều kích từ độc lập.
Đặc điểm của truyền động băng tải là giữ M = const trong
phạm vi điều chỉnh tốc độ. Do đó, ta có yêu cầu công suất cực
đạI:
Pmax M cqd * max 11,25 * 100 1125( w)
Pdm 1,25 * Pmax 1125 * 1,25 1400( w) 1,4(kw)
Ta chọn loại động cơ H-68 của Nga với các thông số sau

Pđm = 1,45 (kW)
Uđm = 220 (V)
Iđm = 8,5 (A)
nđm = 2100 (vòng/phút)
R = R + Rcp =2,49()
đm = 4,8 (mWb)
Ikt = 0,57 (A)
Jđ = 0,125 (kg.m2)
2p = 4

Xác định các thông số động cơ


Điện cảm phần ứng



L = kL.

U dm
220
5,6.
0,0345( H ) 34,5( mH )
I dm . p.ndm
8,5.2.2100

Trong đó kL là hệ số lấy giá trị 5,5 5,7 đối với máy không bù
và
kL= 1,4 1,9 đối với máy có bù; p là số đôi cực.
U dm . I dm .R 220 - 8,5.2,49

0,9
dm
219,9
Mômen quán tính phần ứng : J = 0,125(kg.m2)
Hằng số thời gian cơ học Tc =
R .J
(2,49 0,182).0,125

0,412(s)
2
(k dm )
(0,9) 2
kđm =

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

8

Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN




Lư 0,0345

0,014( s )
R
2,49
Phơng trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập:
U
R
ư
M 244,4 3,07 M
k (k ) 2
Hằng số thời gian mạch phần ứng T =

Chơng III
Chọn phơng án truyền động
Chọn phơng án truyền động là dựa trên các yêu cầu công
nghệ và kết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một
loạt các hệ truyền động có thể thoả mãn yêu cầu đặt ra. Bằng
việc phân tích, đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật các hệ
truyền động này, kết hợp tính khả thi cụ thể mà ta có thể lựa chọn
đợc một vài phơng án hoặc một phơng án duy nhất để thiết kế.
Lựa chọn phơng án truyền động tức là phải xác định đợc loại
động cơ truyền động một chiều hay xoay chiều, phơng pháp

điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến
đổi đảm bảo yêu cầu truyền động.
Từ những phân tích về đặc điểm công nghệ, yêu cầu
truyền động của băng tảI và nhiệm vụ thiết kế (dùng động cơ
đIện một chiều), để điều chỉnh tốc độ động cơ quay puli chủ
động, ta phải điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ, giữ từ
thông không đổi.
Với phơng án điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp phần
ứng và giữ từ thông động cơ không đổi thì ta có các phơng án
truyền động sau:
Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (Hệ FĐ).
Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển thyristor- động
cơ một chiều ( Hệ T-Đ).
Hệ thống điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều ( Hệ XAĐ).

1 . Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một
chiều (F-Đ)
a . Cấu trúc hệ F-Đ
Hệ thống máy phát - động cơ (hệ F-Đ hay Ward-Léonard) là
hệ truyền động điện mà bộ biến đổi điện là máy phát điện một
chiều kích từ độc lập. Máy phát điện này thờng do động cơ sơ
cấp không đồng bộ ba pha ĐK quay và coi tốc độ quay của máy
phát là không đổi.

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

9


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

~
ĐK
F

U

i KF
U

đku

U

I

F
kF

Đ

kĐ

U

đk

i KĐ

M

~

M

Sơ đồ nguyên lý hệ F-Đ
Sơ đồ nguyên lý một hệ F-Đ đợc thể hiện trên hình vẽ. Động
cơ Đ truyền động quay chi tiết của máy mài M đợc cấp điện từ
máy phát F. Động cơ sơ cấp kéo máy phát F với tốc độ không đổi là
động cơ điện không đồng bộ ĐK. Khi điều chỉnh dòng điện kích
từ máy phát iKF thì điều chỉnh đợc tốc độ không tải của hệ thống
còn độ cứng đặc tính cơ đợc giữ nguyên.
b . Đặc điểm của hệ F-Đ
Các chỉ tiêu chất lợng của hệ truyền động F-Đ về cơ bản tơng tự nh các chỉ tiêu hệ điều chỉnh điện áp dùng bộ biến đổi
nói chung. Ưu điểm nổi bật nhất của hệ F-Đ là sự chuyển đổi trạng
thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn. Do vậy thờng sử
dụng hệ F-Đ ở các máy khai thác trong công nghiệp mỏ.
Nhợc điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máy
điện quay, trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn
lớn, hiệu suất thấp (không quá 75%), công suất lắp đặt máy ít
nhất gấp ba lần công suất động cơ chấp hành. Ngoài ra, do các
máy phát một chiều có từ d, đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều
chỉnh sâu tốc độ. Với những hệ truyền động điện đòi hỏi dải
điều chỉnh rộng hơn và cần điều chỉnh sâu hơn, ổn định tốc
độ tốt hơn thì phải thay máy phát F bằng các nguồn áp máy điện
khác nh các máy điện khuếch đại (MKĐ) và có các phản hồi nâng
cao chất lợng.
Các đặc điểm khác
Phạm vi điều chỉnh tốc độ đợc nâng lên (cỡ 30:1). Điều

chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh. Việc điều
chỉnh tiến hành trên mạch kích từ máy phát nên tổn hao nhỏ. Hệ
điều chỉnh đơn giản, có thể thực hiện hãm điện dễ dàng.
Vốn đầu t ban đầu và diện tích lắp đặt lớn.

2 . Hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển động cơ một chiều
Tốc độ động cơ điện một chiều có thể đợc điều chỉnh
trong phạm vi rộng và bằng phẳng nhờ hệ chỉnh lu - động cơ (hay
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

10


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

hệ truyền động van một chiều) trong đó các bộ chỉnh lu là điều
khiển đợc. Các van điều khiển có thể là đèn thyraton, đèn thuỷ
ngân, thyristor. Hiện nay, do công nghệ chế tạo bán dẫn công suất
phát triển nên các thyristor đợc sử dụng rộng rãi để tạo ra các bộ
chỉnh lu có điều khiển bởi những tính chất u việt: gọn nhẹ, tổn
hao ít, quán tính nhỏ, tác động nhanh, công suất khống chế nhỏ...
Trong hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển - động cơ một
chiều (CL-Đ), bộ biến đổi có sức điện động E đ phụ thuộc giá trị
của pha xung điều khiển (góc điều khiển ). Chỉnh lu có thể dùng
làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng kích từ
động cơ. Tùy theo yêu cầu cụ thể của truyền động mà có thể dùng
các sơ đồ chỉnh lu thích hợp (chỉnh lu cầu, chỉnh lu tia ...). Các
bộ chỉnh lu thyristor dùng trong truyền động điện một chiều tạo
thành hệ thống truyền động Thyristor - Động cơ (hệ T-Đ).
a . Hệ truyền động thyristor-động cơ (T-Đ)

Hệ truyền động T-Đ là hệ truyền động động cơ điện một
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 kích từ của động cơ thông qua các bộ biến đổi
chỉnh lu dùng thyristor.
~

U
~

U

Đ
đk

đk

i KĐ

M

M

Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động T-Đ
b . Đặc tính cơ của hệ T-Đ
Trong hệ T-Đ, nguồn cấp cho phần ứng động cơ là bộ chỉnh lu thyristor. Dòng điện chỉnh lu cũng chính là dòng điện phần ứng
động cơ. Chế độ làm việc của chỉnh lu phụ thuộc vào phơng thức
điều khiển và các tính chất của tải. Trong truyền động điện, tải
của chỉnh lu thờng là cuộn kích từ (L-R) hoặc mạch phần ứng
động cơ (L-R-E).

Phơng trình đặc tính cơ cho hệ T-Đ ở chế độ dòng điện
chỉnh lu liên tục:



E do cos
R

M
k dm
(k dm)2

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

11


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

2

k dm trong đó R là tổng
Độ cứng của đặc tính cơ là

R
trở toàn mạch phần ứng động cơ (gồm điện trở phần ứng động cơ
R và điện trở các phần tử trong mạch nối tiếp với phần ứng động
cơ).
Tốc độ không tải lý tởng phụ

thuộc vào góc điều khiển :

o

E do cos
.
k dm

Tuy nhiên, tốc độ không tải lý tởng này chỉ là giao điểm của trục
tung với đoạn thẳng của đặc tính cơ
kéo dài. Thực tế, do có vùng dòng
điện gián đoạn, tốc độ không tải lý tởng của đặc tính là lớn hơn.
Họ đặc tính cơ của hệ thống 0
Đặc tính cơ hệ T-Đ.
trong trờng hợp này nh trên hình 4-3
khi điều chỉnh ở vùng dới tốc độ
định mức. Các đặc tính cơ của hệ truyền động T-Đ mềm hơn hệ
F-Đ vì có sụt áp do hiện tợng chuyển mạch giữa các thyristor. Góc
điều khiển càng lớn thì điện áp đặt vào phần ứng động cơ
càng nhỏ. Khi đó, đặc tính cơ hạ thấp và ứng với một mômen cản
Mc, tốc độ động cơ sẽ giảm.
Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ: khi phụ tải nhỏ thì các
đặc tính cơ có độ dốc lớn (phần nằm trong vùng gạch chéo). Đó là
vùng dòng điện gián đoạn. Góc điều khiển càng lớn (khi điều
chỉnh sâu) thì vùng dòng điện gián đoạn càng rộng và việc điều
chỉnh tốc độ gặp nhiều khó khăn hơn.
Trong thực tế tính toán hệ T-Đ, ta chỉ cần xác định biên giới
vùng dòng điện gián đoạn, là đờng phân cách giữa hai vùng dòng
điện liên tục và gián đoạn. Biên giới giữa vùng dòng điện gián đoạn
và liên tục có dạng đờng ellipse với các trục là các trục toạ độ của

đặc tính cơ:

(

IL e
E
)2 (
)2 1
p


U 2m sin
U 2m sin cos

p
p
p

Dễ dàng nhận thấy độ rộng của vùng dòng điện gián đoạn sẽ
giảm nếu ta tăng giá trị điện cảm L và tăng số pha chỉnh lu p.
Song khi tăng số xung p thì mạch lực chỉnh lu cũng tăng độ phức
tạp và cả mạch điều khiển cũng phức tạp hơn. Còn khi tăng trị số L
sẽ dẫn tới làm xấu quá trình qúa độ (tăng thời gian quá độ) và làm
tăng trọng lợng, kích thớc của hệ thống. Biên giới này đợc mô tả bởi
đờng cong nét đứt trên hình 4-3.
c . Đặc điểm hệ truyền động Thyristor - động cơ
Ưu điểm nổi bật nhất của hệ T-Đ là độ tác động nhanh cao,
không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn có hệ số
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

12

M


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

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 lợng các đặc tính tĩnh và các đặc tính động của hệ thống.
Hệ thống T-Đ có khả năng điều chỉnh trơn với phạm vi điều chỉnh
rộng. Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ, hiệu suất lớn.
Nhợc điểm chủ yếu của hệ T-Đ là do các van bán dẫn có tính
phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lu ra có biên độ đập mạch cao, gây
tổn thất phụ trong máy điện và ở các truyền động có công suất lớn
còn làm xấu dạng điện áp của nguồn và lới xoay chiều. Hệ số công
suất cos của hệ nói chung là thấp nhất là khi điều chỉnh sâu.

3 . Hệ thống truyền động điều chỉnh xung áp động cơ một chiều (XA-Đ)
Hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động cơ một chiều
(XA-Đ) sử dụng bộ điều chỉnh xung áp một chiều, trong đó các bộ
khoá điện tử đóng vai trò cơ bản. Bộ điều chỉnh xung điện áp
một chiều đợc sử dụng khi có sẵn nguồn một chiều cố định mà
cần phải điều chỉnh đợc điện áp ra tải.
Các bộ băm xung một chiều hoạt động theo nguyên tắc đóng
ngắt nguồn với tải một cách chu kỳ theo một số luật khác nhau.
Phần tử thực hiện nhiệm vụ đó là các van bán dẫn. Song do chúng
làm việc trong mạch một chiều nên khi dùng loại thyristor thông thờng nó không đợc khoá lại một cách tự nhiên ở giai đoạn âm của
điện áp nguồn nh khi làm việc với nguồn xoay chiều. Do đó, buộc
phải có một mạch chuyên dụng để khoá thyristor gọi là "mạch khoá

cỡng bức", gây nhiều khó khăn trong thực tế. Vì vậy, hiện nay ta
cố gắng sử dụng các loại van điều khiển cả đóng và ngắt nh
transistor bipolar, MOSFET và IGBT ở những dải công suất mà các
van này chịu đợc. Riêng với mạch công suất lớn vẫn phải dùng
thyristor.
Trong hệ truyền động điện, các bộ điều chỉnh xung áp một
chiều chủ yếu áp dụng cho các động cơ điện một chiều có phụ tải
dạng kéo (tàu điện, xe điện...).

Điều khiển

U

U

đk

ng

Đ

Sơ đồ nguyên lý một hệ truyền động XA-Đ
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

13


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Nguyên tắc của các hệ truyền động XA-Đ là thay đổi tốc độ

động cơ qua điện áp đặt vào phần ứng động cơ một chiều. Điện
áp này là một điện áp ra của bộ XA tính theo giá trị trung bình :
U = Ung, trong đó: U là điện áp phần ứng động cơ,Ung là điện áp

tt
một chiều cần băm , là hệ số lấp đầy xung:
T

tt
với tt,
tt tk

tk là thời gian thông và khoá của bộ khoá điện tử. Do đó, khi điều
chỉnh tốc độ động cơ qua điều chỉnh điện áp đặt vào phần
ứng động cơ, cần thay đổi hệ số của bộ XA. Hệ số này có thể
thay đổi bằng 3 phơng pháp: thay đổi tt, T hoặc cả hai.

So sánh 3 phơng án ta quyết định chọn phơng án truyền động

chỉnh lu Thyristor - động cơ một chiều kích từ
độc lập.
4 . Tính chọn bộ biến đổi chỉnh lu TIRISTOR
Yêu cầu đối với bộ chỉnh lu
-

Nguồn điện xoay chiều: 3x380V, 50Hz
Bộ chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển
Điện áp chỉnh lu: Ud = 220 V
Dòng chỉnh lu: Id = 8,5 A
Độ nhấp nhô thấp

a . Xác định điện áp không tải chỉnh lu và điện áp ra của
máy biến áp
Bộ biến đổi chỉnh lu cần có giá trị điện áp không tải đảm
bảo cấp cho phần ứng động cơ điện một chiều có các tham số :
sức điện động định mức động cơ E đm , sụt áp tổng ở mạch khi
dòng phản ứng cực đại I max .
1Udocosmin = 2Eđm + UV + I maxR + Umax
Trong đó :
Udo - điện áp không tải của chỉnh lu
1 - hệ số tính đến sự suy giảm của điện áp lới 1 = 0,95
2 - hệ số dự trữ máy biến áp 2 = 1,04 1,06
min - góc điều khiển cực tiểu . Đối với sơ đồ không đảo
chiều min = 0
UV - tổng sụt áp trên van , bao gồm sụt áp trên điện trở tơng đối lớn ( khoảng 4% ) còn sụt áp trên điện kháng ít hơn
( khoảng 1,5% )và điện áp sụt trên hai thyristor nối tiếp
khoảng 2V.

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

14


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

R - điện trở đẳng trị tổng quy đổi về mạch một chiều
gồm điện trở toàn phần mạch phần ứng , điện trở máy biến
áp và điện trở cuộn lọc một chiều
I max - dòng phần ứng cực đại nằm trong khoảng 2 2,5 I đm
Umax - sụt áp cực đại do trùng dẫn

Umax = Uđm

I u max I udm
I udm I ddm

Iddm : dòng định mức của bộ biến đổi
Uđm : sụt áp trùng dẫn định mức , đợc xác định :
Uđm = Udo.UK. Y
UK : điện áp ngắn mạch
Y : đối với sơ đồ sáu xung và mời hai xung Y = 0,5
Nếu Iudm = Iddm ta có
Udo =
=

2 Eudm U V Ru I u max
1 cos min YU K
I u max
: bội số dòng điện
I ddm

Từ đó ta có :
Udo=
=

2 Eudm U V Ru I u max
1 cos min YU K

1,04.220 (220.0,55 2) (2,49 0,182).8,5
299(V )
0,95 0,5.2,5.5%

U
U vo do 221,5V
1,35
b . Tính chọn biến áp nguồn BAN
BAN đấu theo kiểu /Y. Điện áp lới UL = 380V.
Giá trị hiệu dụng điện áp thứ cấp máy biến áp (nối /Y)
U
U 2 . do = 128 (V)
3 6
U 1 380

Tỷ số máy biến áp: k =
=3
U 2 128
Dòng thứ cấp máy biến áp nguồn: I2 =

2
.I d = 6,94(A)
3

Dòng hiệu dụng sơ cấp BAN:
I1 =

1
K BAN

I2 =

1

21,23 6,94(A)
3,06

Công suất máy biến áp: S = 3.U 2.I2 = 3.128.6,94 = 2665 (VA)

2,665 (kVA).

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

15


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Tra sổ tay, ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn có Sđm = 3(kVA).
c . Chọn van cho bộ biến đổi
Giá trị dòng trung bình chảy qua mỗi van:
I
8,5
I vtb d
2,83( A)
3
3
Giá trị dòng cực đại qua mỗi van:
Ivmax = Id = 8,5 (A)
Giá trị điện áp ngợc đặt lên mỗi van:

U d max 1,05 * 299 314(V )
3
Từ những tính toán trên, với chế độ làm mát bằng quạt gió

thì các thông số cần của mỗi van trong mạch chỉnh lu cầu ba pha
là:
- Ungt 1,6. Ungmax = 1,6 . 314 = 502 (V)
- It 1,5. Imax = 1,5.8,5 = 12,75 (A)
U ng max

Vậy ta chọn đợc loại Thyristor dùng cho bộ chỉnh lu cấp nguồn
cho động cơ:

Loại

I0
(A
)

VRRM
=
VDRM
(V)

ITSM
(A)

IDM
(mA
)

VGT
Max
(V)

IGT
Max
(A)

VTM
max
(V)

ITM
Max
(A)

Du/dt
(V/s)

di/dt
(A/s)

TYN
690

16

600

220

3

1,5

25

1,4

50

50

100

d . Tính chọn cuộn kháng mạch lọc một chiều
Điện cảm phần ứng
U dm
220
5,6.
0,0345( H ) 34,5(mH )
L = kL.
I dm . p.ndm
8,5.2.2100
Trong đó kL là hệ số lấy giá trị 5,5 5,7 đối với máy không bù
và
kL= 1,4 1,9 đối với máy có bù; p là số đôi cực.
Cuộn kháng lọc mạch một chiều đợc nối vào mạch phần ứng
động cơ để làm giảm vùng điện gián đoạn ( làm giảm xung dòng
một chiều ) đồng thời cải thiện điều kiện chuyển mạch của động
cơ điện
Điện áp đầu ra của bộ biến đổi m xung chứa sóng điều hòa
cơ bản và sóng điều hoà bậc cao với tần số góc

K = K.m. 1
với 1 - tần số góc lới điện , 1 = 314 ( 1 / s )
K - số nguyên bậc của các thành phần điều hoà
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

16


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

điện áp xoay chiều này gây ra trong mạch phần ứng dòng
điện xoay chiều điều hoà với giá trị hiệu dụng
U
1
I
( km ) 2

1 .L k Km
trở )

L - điện cảm tổng của mạch một chiều ( bỏ qua giá trị điện
Gọi g là hệ số đập mạch điện áp đầu ra bộ biến đổi
U
1
( km ) 2

1 k Km
và i - hệ số đập mạch dòng điện
g =

i =

I
U .g
do
I dm
I dm L

Hệ số đập mạch điện áp g phụ thuộc vào góc điều khiển
U d
, g = f(
)
U do
Do thành phần dòng xoay chiều nên giá trị dòng điện định
mức của động cơ giảm
1
'
I dm = Idm .
R
1 m i2
R
R
Tỷ số m đặc trng cho sự ảnh hởng của dòng điện điều
R
hoà bậc cao làm tăng điện trở tổng mạch phần ứng , giá trị này
Rm
=23
R
Dòng điện xoay chiều này còn gây ảnh hởng xấu tới quá
trình chuyển mạch ở vành góp máy điện . Cụ thể do ảnh hởng

dòng xoay chiều điều hoà bậc m , từ trờng của các cặp cực
chuyển mạch bị chậm lại 90 o so với dòng điện điều hoà bậc m .
Điện áp chuyển mạch chậm trễ sẽ không bù đợc điện áp phản ứng
phần ứng vì sụt áp xoay chiều U2 không thể tăng nhẩy cấp .
Từ các lý luận trên , ta rút ra giá trị điện cảm cần thiết nối
vào mạch một chiều
U do no
g c max Lu
Ld =
I ddm [ i n]cf
n
Tra đờng cong quan hệ gc = g .
ta đợc g c max = 1,1
no
Udo = 299V
Iddm = 8,5A
n0 = 2322 (1/s)
n = 2100 (1/s)

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

17


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Ta có Ld =

U do no
g c max Lu = 5,46.10-3 (H) = 5,46 mH

I ddm [ i n]cf

5 . Bảo vệ sự cố trên hệ thống truyền động điện
Mạch bảo vệ đợc thiết lập để đảm bảo an toàn và tránh gây
tổn thất cho ngời vận hành và thiết bị. Do vậy, quan điểm khi
xây dựng mạch bảo vệ là phải có biện pháp phòng chống các sự cố
và các trạng thái làm việc bất thờng xảy ra nhằm hạn chế tổn thất ở
mức độ thấp nhất.
Mặt khác, các phần tử bán dẫn công suất trong bộ biến đổi
cũng phải đợc bảo vệ chống những sự cố bất ngờ, những nhiễu
loạn nguy hiểm nh ngắn mạch đầu ra bộ biến đổi, quá điện áp
hoặc quá dòng điện qua van, quá nhiệt trong thiết bị biến đổi.
Tuỳ theo các loại sự cố và mức độ ta có thể phân ra các nhóm
loại bảo vệ
a . Bảo vệ trên mạch động lực
Bảo vệ cắt khẩn cấp trên mạch động lực: Nh ngắn mạch
ở bộ biến đổi hệ thống truyền động, mất kích từ động cơ, quá
tốc độ, quá dòng, quá điện áp phần ứng, đánh lửa gây ngắn mạch
ở vành góp, ngắn mạch một số vòng dây của máy biến áp nguồn...
Mạch bảo vệ thực hện cắt khẩn cấp bằng các thiết bị đóng cắt
truyền thống nh cầu chì, áptômát, rơle.. kết hợp với bảo vệ ở mạch
điều khiển nh khoá thyristor, cắt nguồn nuôi, khoá các bộ điều
chỉnh...
Bảo vệ cắt có thời gian: Quá tải , cách điện giảm , quá
nhiệt v.v . Mạch bảo vệ phát hiện và phát tín hiệu cảnh báo trong
lúc đó mạch điều chỉnh sẽ tự động thay đổi tham số điều khiển
để thoát khỏi sự cố hoặc ngời vận hành trực tiếp điều chỉnh .
Nếu sau một thời gian quy định mạch bảo vệ sẽ tác động cắt hệ
thống , ngừng làm việc để giải quyết sự cố .
Trong các hệ truyền động hiện đại điều khiển số dùng vi xử

lý hay vi tính có trang bị chơng trình kiểm tra trạng thái của hệ
để phát tín hiệu cảnh báo hoặc dự báo sự cố xảy ra cắt kịp thời
để tránh gây h hỏng .
Thiết bị bảo vệ dòng điện ngắn mạch bên sơ cấp biến áp
của bộ biến đổi, ngắn mạch bên phía thứ cấp của biến áp nguồn
nhng nằm ngoài bộ biến đổi, ngắn mạch bên trong hệ truyền
điện (bộ biến đổi và động cơ) sử dụng cầu chì. Để bảo vệ mất
từ thông, sử dụng rơle bảo vệ mất từ thông. Sử dụng rơle bảo vệ
quá nhiệt để bảo vệ quá nhiệt động cơ, máy biến áp...
b . Bảo vệ trong bộ biến đổi
Bảo vệ quá nhiệt : Khi thyristor đợc điều khiển mở cho dòng
chảy qua van, công suất tổn thất bên trong sẽ đốt nóng chúng, trong

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

18


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

đó mặt ghép là nơi bị đốt nóng lớn nhất. Ngoài ra, quá trình chuyển
mạch van cũng gây ra tổn thất điện năng. Do các thiết bị bán dẫn
nói chung rất nhạy cảm với nhiệt độ, mọi sự quá nhiệt độ trên van dù
chỉ diễn ra trong thời gian ngắn cũng có thể phá hỏng van, nên để
bảo vệ quá nhiệt trên van, ta sử dụng các biện pháp làm mát c ỡng bức.
Biện pháp làm mát thông dụng nhất là quạt không khí xung quanh
cánh tản nhiệt (làm mát bằng gió). Đối với thiết bị bán dẫn công suất lớn
hơn, ta có thể cho nớc trực tiếp chảy qua cánh tản nhiệt (làm mát
bằng nớc) hoặc ngâm cả thiết bị bán dẫn vào dầu biến thế.
Trong đồ án này, việc thiết kế bảo vệ quá nhiệt cho thyristor

thực hiện bằng phơng pháp làm mát cỡng bức bằng gió với hệ số bảo
vệ quá nhiệt trên van là ki=1,5 và ku=1,6.
Bảo vệ quá điện áp trên van: Để bảo vệ quá áp trên van,
ta sử dụng mạch RC, bảo vệ từng thyristor: Mạch đấu song song với
van dùng để bảo vệ quá điện áp do các nguyên nhân nội tại gây
ra sự tích tụ điện tích trong lớp bán dẫn trong quá trình làm việc
của van sẽ tạo ra dòng điện ngợc khi khoá van trong khoảng thời
gian rất ngắn, do đó làm xuất hiện suất điện động cảm ứng rất
lớn trên các điện cảm đờng dây nối. Mạch LRC đấu giữa các nguồn
pha dùng để bảo vệ quá áp do các nguyên nhân bên ngoài mang
tính ngẫu nhiên hiện tợng sấm sét, một cầu chì bảo vệ bị nhảy,
cắt không tải máy biến áp... Các trị số linh kiện bảo vệ đợc chọn
dựa vào các trị số kinh nghiệm:

Ta có sơ đồ mạch bảo vệ hoàn chỉnh nh sau

Sơ đồ mạch bảo vệ hoàn chỉnh
Mạch R1C1 bảo vệ quá điện áp do tích tụ điện tích:
(Điện tử công suất - Nguyễn Bính - trang 261)
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

19


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Gọi b là hệ số dự trữ về điện áp của Thyristor b = 1 2.
Chọn b = 1,6.
Giả sử BAN có Lc = 0,2(mH).
- Hệ số quá điện áp : k =

VRRM
bU

=

600
1,23.
1,6.304,37

ngmax
- Các thông số trung gian, sử dụng các đờng cong (Hình X.9
trang 262 -ĐTCS):
- C*min(k) = 5,5; R*max(k) = 1,2; R*min(k) = 0,55.
- Tính

di
max khi
dt

chuyển mạch. Ta có phơng trình lúc bắt

đầu trùng dẫn:

2Lc



di
= udây =

dt
2U

di
max=
dt

2L

vo

=

c

2 Uv0sin(t+)

2.221,5
2.0,2.10 3

783055,3(A/s)

di
max= 0,785(A/s)
dt
di
Ta thấy với Thyristor đã chọn có
= 100(A/s) >> 0,76(A/s),
dt
di

nên trong mạch không cần có các cuộn kháng bảo vệ L k (bảo vệ
).
dt


Tức là có thể coi Lk = 0.

-Xác định điện lợng tích tụ Q = f(
cong (Hình X.10b):
Với Id = 8,5(A),
15(As).

di
max =
dt

di
),
dt

sử dụng các đờng

0,785(A/s) tra đờng cong Q

-Xác định R1,C1:
C1 =

R*min(k)

2Q

U

.C*min(k) =
ngmax

215
5,5 0,54(F).
314

2L U

c ngmax R1 R*max(k) 2L cU ngmax

2Q

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

2Q

20


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN



2.0,2.10 3.314
2.15.10 6

0,55



2.0,2.10 3.314
2.15.10 6

R1 1,2

35,04 R1 76,44 ().

Vậy ta có thể chọn các giá trị chuẩn: R1 = 47() và C1 =
0,6(F)
Mạch R2C2 bảo vệ quá điện áp do cắt BAN không tải gây ra:
-Ta có hệ số quá điện áp: k = 1,23.
-Các thông số trung gian, sử dụng các đờng cong (Hình X.11ĐTCS):
C*min(k) = 0,45; R*max(k) = 2,1; R*min(k) = 1.
-Giá trị lớn nhất của năng lợng từ trong BAN (3pha) khi cắt:

I
WT3 =

s.o.m S

2I

s

2

Trong đó:
Is.o.m : là giá trị cực đại của dòng từ hoá quy sang thứ
cấp.
Is : giá trị hiệu dụng dòng định mức thứ cấp.
Is =

2 I = 2 .8,5 6,94(A)
d
3
3

S : Công suất biểu kiến BAN.
= 2f = 314(rad/s).
Ta có Is.o.m = 2 Is.o =

I


WT3 =

s.o.m S

2I

s

2

2 .0,03Is

= 0,03 2,665.10

3

2 314

0,127(W.s)

-Xác định R2 và C2:
C2 =

2WT 3 *
C min(k)
U 2sm

Trong đó Usm là giá trị cực đại điện áp dây thứ cấp BAN:
Usm = 2 Us = 2 .Uv0 = 2 .221,3 312,9(V)


C2 =

20,127
0,45 1,17.10-6(F) C2 = 1,17(F).
(312,9) 2

R*min(k)

U sm
I s.o.m

R2 R*max(k)

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

U
I

sm

s.o.m
21


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN



1.

312,9
2 0,03 6,94


R2 2,1.

312,9
2 0,03 6,94

1062,69 R2 2231,66 ().

Vậy ta chọn các giá trị chuẩn: R2 = 1500() và C2 = 2(F).

Chơng IV
Tổng hợp hệ truyền động
1 . Mô hình hệ thống điều chỉnh tự động truyền
động điện
Mục tiêu cơ bản của hệ điều chỉnh tự động truyền động
điện là phải đảm bảo giá trị yêu cầu của các đại lợng điều chỉnh
mà không phụ thuộc vào tác động của các đại lợng nhiễu lên hệ
điều chỉnh. Hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện
động cơ truyền động cân băng định lợng có cấu trúc đợc trình
bày ở dới, gồm : động cơ truyền động M quay chi tiết máy mài tròn
Mx và thiết bị biến đổi năng lợng - chỉnh lu cầu ba pha BĐ (đợc
gọi là phần lực), các thiết bị đo lờng ĐL và các bộ điều chỉnh R
(đợc gọi là phần điều khiển). Tín hiệu điều khiển hệ thống đợc
gọi là tín hiệu đặt THĐ và ngoài ra còn có các tín hiệu nhiễu loạn
NL tác động lên hệ thống.

NL

THĐ
R

BĐ

M

Mx

ĐL

Cấu trúc của hệ điều chỉnh tự động truyền động điện
động cơ truyền động cân băng định lợng .

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

22


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Động cơ truyền động đợc sử dụng là động cơ một chiều
kích từ độc lập và đợc cấp năng lợng từ bộ biến đổi chỉnh lu cầu
ba pha có điều khiển. Bộ biến đổi có chức năng biến đổi năng lợng điện thích ứng với động cơ truyền động và mang thông tin
điều khiển để điều khiển các tham số đầu ra của bộ biến đổi
(nh công suất, điện áp, dòng điện, tần số...). Tín hiệu điều khiển
đợc lấy ra từ bộ điều chỉnh R. Các bộ điều chỉnh R (regulator)
nhận tín hiệu thông báo sai lệch về trạng thái làm việc của truyền
động thông qua so sánh giữa tín hiệu đặt THĐ và tín hiệu đo lờng các đại lợng truyền động. Sự biến thiên của các tín hiệu đặt
gây ra các sai lệch không tránh đợc trong quá trình quá độ và
cũng có thể gây sai lệch trong chế độ xác lập. Trên cơ sở phân
tích các sai lệch điều chỉnh, ta có thể chọn đợc các bộ điều
chỉnh, các mạch bù thích hợp để nâng cao chính xác của hệ
thống.

2 . Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh
Khi tổng hợp hệ truyền động nhiều thông số thờng phân hệ
thành cấu trúc nhiều vòng có các bộ điều chỉnh kiểu nối cấp. Cho
đến nay, phơng pháp chung tổng hợp các bộ điều chỉnh trong
cấu trúc nối cấp cha thật hoàn thiện, chủ yếu do việc chọn thông

số tối u của các bộ điều chỉnh và tính chất phức tạp của hệ thống
thực. Vì thế, việc tính toán tổng hợp gần đúng có giá trị to lớn
trong thiết kế định hớng cũng nh trong chỉnh định và vận hành
hệ thống.
Nh đã trình bày ở trên, để phù hợp với yêu cầu của hệ truyền
động, ta chọn hệ điều chỉnh động cơ một chiều điều chỉnh
theo nguyên tắc T - Đ. Qua phân tích cơ cấu cân băng, ta thấy
rằng hệ truyền động này bao gồm ba mạch vòng điều chỉnh, đó
là mạch vòng điều chỉnh dòng điện, mạch vòng điều chỉnh tốc
độ và mạch vòng điều chỉnh năng suất. Sơ đồ nối cấp của hệ
điều chỉnh đợc trình bày nh hình vẽ.

Qđ +

Q

+

Rq(p)

+

R(p)

i

Ri(p)

Si(p)

S(p)

Sq(p)

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

23


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

Năng suất của hệ thống cân băng quyết định tốc độ đặt
động cơ truyền động để đạt đợc kết quả theo yêu cầu. Qua hệ
điều chỉnh tốc độ ta sẽ tạo ra tốc độ điều khiển động cơ- điều
khiển thông qua mạch vòng điều chỉnh dòng điện. Do các yêu cầu
công nghệ mà hệ thống cần đạt vô sai cấp 1 hoặc vô sai cấp hai.
Nhiễu chính của hệ thống là mômen cản M c. Tuỳ theo yêu cầu công
nghệ mà bộ điều chỉnh tốc độ R có thể đợc tổng hợp theo hai
tín hiệu điều khiển hoặc theo nhiễu tải Mc. Trong trờng hợp chung,
hệ thống phải có đặc tính điều chỉnh tốt cả từ phía tín hiệu
điều khiển lẫn phía tín hiệu nhiễu loạn.

2.1 . Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh dòng điện
Trong các hệ truyền động tự động cũng nh các hệ chấp hành
thì mạch vòng điều chỉnh dòng điện là mạch vòng cơ bản. Chức
năng cơ bản của mạch vòng dòng điện là trực tiếp hoặc gián tiếp
xác định mô men kéo của động cơ, ngoài ra nó còn có chức năng
bảo vệ, điều chỉnh gia tốc...
Sơ đồ khối của mạch vòng dòng điện có dạng nh hình vẽ:

K
E

Uđk
UIđ

RI

K CL
1+CLp

Mc
1/R
1+T p

I

K

1/J p



UI
Ki
1+fI p

Trên sơ đồ ta thấy có hai đại lợng đầu vào là tín hiệu đặt
Ud và tín hiệu nhiễu loạn Mc. Khi có sự biến đổi của dòng điện, sẽ

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

24


Lê Trọng Huy - TĐH3 - K44 - ĐHBKHN

có hai sự tác động vào hệ thống: Một tín hiệu qua mạch vòng điện
tử để điều chỉnh dòng và một tín hiệu qua mạch vòng cơ đi vào
điều khiển mô men. Tuy nhiên, mạch vòng cơ có hệ số quán tính
lớn hơn rất nhiều so với mạch vòng điện tử nên ta có thể cắt bỏ,
hay nói cách khác, khi tổng hợp mạch vòng dòng điện ta có thể bỏ
qua ảnh hởng của suất điện động động cơ.
Nh vậy ta có sơ đồ khối tổng hợp mạch vòng dòng điện lúc
này có dạng nh sau:

UIđ

RI

Uđk

K CL
1+CLp

Ud

I

1/R

1+Tp

UI
Ki
1+fIp

Trong đó:
KCL: Hệ số khuyếch đại khâu chỉnh lu dòng điện.
U
234
23,4
KCL= dm
10V 10
CL : Hằng số thời gian của khâu chỉnh lu. CL= 3.33 ms
Ki : Hệ số khuyếch đại của sensor dòng.
10V 10V

1,176
Ki=
I dm
8,5
f : Hằng số thời gian của sensor dòng. f = 0.5 1 ms
R ,L : Điện trở và điện cảm mạch phần ứng.
T : Hằng số thời gian mạch phần ứng, có giá trị cỡ hàng
chục
ms. T =

Lư 0,0345

0,014( s )

R
2,49


1,67 ( ms )
m. e
Tổng hợp mạch ta có cấu trúc thu gọn:

TV0 =

UIđ
FRI

K CL.1/R .KI
fIp)
(1+CL)(1+Tp)(1+

UI

UI

Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ

25