Mô phỏng hệ điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều ba pha rotor lồng sóc khi thay đổi tần số điện áp cấp vào stator

Bài Tập Lớn
Đề 82: Mô phỏng hệ điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều ba pha rotor lồng
sóc khi thay đổi tần số điện áp cấp vào stator
 Thông số kỹ thuật:
- Pdm = 2200w
- Udm = 380 V
- Số cặp cực Pc = 2
- Tốc độ ndm = 1430 vòng/phút
- Điện trở stator Rs = 0.877 Ω
- Điện trở rotor Rr = 1.47 Ω
- Điện cảm tương hỗ Lm = 0.1608 H
- Mơ men qn tính J = 0.015 Kg.m2
- Điện cảm dị phía stator Lσs = 0.004342 H
- Điện cảm dị phía rotor Lσr = 0.004342 H
 Yêu cầu nội dung:
- Cấu trúc điều khiển của hệ thống
- Xây dựng mơ hình các thành phần trong hệ thống
- Tính tốn bộ điều khiển
- Mơ phỏng đáp ứng của hệ với bộ điều khiển đã tính

1


Mục Lục
Lời nói đầu…………………………………………………………………..4
Chương 1. Động cơ khơng đồng bộ 3 pha roto lồng sóc………………….5
1.1.

Khái niệm, cấu tạo và nguyên lý làm việc.............................................5
1. Khái niệm………………………………………………………….5
2. Cấu tạo………………………………………………………….....5

3. Nguyên lý làm việc………………………………………………..6

1.2.

Điều chỉnh tốc độ quay động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc...6
1. Sơ đồ nguyên lý…………………………………………………...6
2. Các quy luật điều khiển biến tần…………………………………..8
a. Giữ cho biện độ từ trường quay không đổi………………….…8
b. Giữ cho hệ số quá tải khơng đổi…………………………….…9
3. Các đặc tính cơ của động cơ khi điều chỉnh tần số……………..10
4. Biến tần bán dẫn làm việc với động cơ KĐB 3 pha……………...11

Chương 2. Xây dựng cấu trúc điều khiển……………………………….14
2.1.

Đề xuất cấu trúc điều khiển…………………………………………14

2.2.

Xây dựng hàm truyền của hệ………………………………………..18

2.3.

Tổng hợp mạch điều khiển dòng điện……………………………….19

2.4.

Tổng hợp mạch điều khiển tốc độ……………………………………19

Chương 3. Xây dựng bộ điều khiển và mô phỏng…………………….…22

3.1.

Bộ điều khiển………………………………………………………..22
1. Các thông số……………………………………………………...22
2. Bộ điều khiển dòng điện…………………………………………26
2


3. Bộ điều khiển tốc độ…………………………………………….26
3.2.

Mô phỏng…………………………………………………………...28

Kết luận……………………………………………………………………31
Tài liệu tham khảo………………………………………………………..32

3


Lời nói đầu
Ngày nay, trên tất cả các nước trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng ở
đó các thiết bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp, nông
nghiệp và cả trong lĩnh vực sinh hoạt. Các nhà máy, xí nghiệp đã ứng dụng ngày
càng nhiều những thành tựu của công nghiệp điện tử công suất. Ứng dụng Điện tử
công suất trong truyền động điện – điều khiển tốc độ động cơ điện là lĩnh vực quan
trọng và ngày càng phát triển. Các nhà sản xuất không ngừng cho ra đời các sản
phẩm và công nghệ mới về các phần tử bán dẫn công suất và các thiết bị điều khiển
đi kèm. Là sinh viên khoa Điện – Điện tử được thầy giáo giao cho bài tập lớn với
đề tài “Mô phỏng hệ điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều ba pha rotor lồng
sóc khi thay đổi tần số điện áp cấp vào stator”, em đã cố gắng gắng tìm hiểu kĩ

về các phương pháp sao cho bài tập đảm bảo đúng yêu cầu được giao. Với hy vọng
bài tập lớn này là một bản thiết kế kĩ thuật có thể áp dụng được trong thực tế nên
chúng em đã cố gắng mô tả và tính tốn cụ thể các thơng số. Mặc dù em đã rất nỗ
lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi và quyết tâm cao nhất tuy nhiên kiến
thức cịn hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi những sai sót. Em mong nhận được
sự phê bình góp ý của các thầy để giúp em hiểu rõ hơn các vấn đề trong bài tập lớn
cũng như những ứng dụng thực tế của nó để em được hồn thiện hơn. Trong q
trình làm bài tập, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Trần Tiến Lương.
Em xin chân thành cảm ơn thầy và hi vọng thầy sẽ giúp đỡ em và các bạn sinh viên
khác có được nhiều kiến thức bổ ích hơn trong các môn học.

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Sơn

4


Chương 1. Động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc
1.1.

Khái niệm, cấu tạo và nguyên lý làm việc
1. Khái niệm:
Động cơ không đồng bộ là động cơ điện hoạt động với tốc độ quay của Rotor

chậm hơn so với tốc độ từ trường Stator.
2. Cấu tạo:
a) Phần tĩnh – Stator
Stator gồm: vỏ máy, lõi thép, dây quấn và các bộ phần khác.
- Vỏ máy: Nhiệm vụ là bảo vệ, giá lắp lõi thép. Vỏ máy thường được chế tạo
bằng gang đúc, hay hợp kim. Bên ngồi có các cánh tản nhiệt.

- Lõi thép: Chức năng là mạch từ, nhiệm vụ là dẫn từ trường và dùng để quấn
dây trên lõi thép. Lõi thép được chế tạo từ các là thép kĩ thuật điện, ghép
cách điện với nhau. Mặt trong lõi thép được đục các rãnh để đặt dây quấn.
- Dây quấn: Chức năng là mạch điện, nhiệm vụ là dẫn điện. Dây quấn là dây
đồng có bóc cách điện và được rải đều chu vi mặt trong của lõi thép. Các
cuộn dây được đặt lệch nhau 120˚ trong không gian
- Các bộ phận khác như: 2 nắp máy ở 2 đầu trục, trụ đấy dây, đê máy, biển
máy…
b) Phần quay – Rotor
Rotor gồm: trục máy, lõi thép, dây quấn và các bộ phần khác.
- Trục máy: Nhiệm vụ là đỡ Rotor, được làm bằng thép, hay hợp kim của thép
có độ bền cơ khí cao, 2 đầu trục là 2 vịng bi. Đầu trục máy có lắp quạt làm
mát.

5


- Lõi thép: Được làm từ các là thép kĩ thuật điện ghép lại với nhau thành hình
trụ đặc và chu vi mặt ngoài được xẻ các rãnh đều đặn để đặt dây quấn Rotor,
ở giữa các là thép được đục một lỗ tròn để đặt trục máy
- Dây quấn: Là các thanh nhôm, hoặc các thanh đồng đặt trong các rãnh của
lõi thép Rotor, dây quấn Rotor lồng sóc không cách điện với lõi thép. Hai
đầu của các thanh nhơm hoặc thanh đồng được hàn vào hai vịng ngắn mạch.
3. Nguyên lý làm việc:
- Khi cho dòng ba pha vào ba dây quấn stato của động cơ, trong Stator sẽ có từ
trường quay. Từ trường quay này quét qua các dây quấn của Rotor, làm xuất
hiện các suất điện động và dòng điện cảm ứng. Lực tương tác điện từ giữa từ
trường quay và các dòng điện cảm ứng này tạo ra momen quay tác động lên
Rotor, kéo Rotor quay theo chiều quay của từ trường với tốc độ n < n 1 (n1 là
tốc độ của từ trường quay).

- Tốc độ từ trường quay được tính bằng cơng thức:
ω 1=

2 πf
p
ω 1: Tốc độ quay của từ trường

f : Tần số
p : Số đôi cực
- Hệ số trượt s: là sự chậm tương đối của Rotor đối với từ trường
s=

ω 1−ω
100 %
ω1

s = 0.02÷0.06
ω : Tốc độ của Rotor

1.2.

Điều chỉnh tốc độ quay động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

1. Sơ đồ nguyên lý:
6


- BBT: Bộ biến tần có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện có tần số cố định thành
nguồn điện có tần số thay đổi cấp cho động cơ điều chỉnh tốc độ quay động
cơ

+ Biến tần điện cơ
+ Biến tần bằng bán dẫn: • Biến tần trực tiếp
• Biến tần gián tiếp
- Đ: Động cơ không đồng bộ 3 pha Rotor lồng sóc


Khi động cơ khơng động bộ 3 pha làm việc với tần số thay đổi:

2 πf 1
- Tốc độ từ trường quay: ω 1= p

f1: tần số
p: số đôi cực

+ Khi f1 thay đổi => ω1 thay đổi => ω = (1 – s)ω1 thay đổi
- Từ phương trình cân bằng điện áp pha dây quấn Stator
U1 = -E1 + I1.Z1 ; Z1 = R1 + JX1
+ Nếu bỏ qua sụt áp: I1.Z1 ≈ 0
=>U1 = -E1 => U1 = E1 ; E1 = 4,44.ω1kdq1f1ØT
U 1 đm

Với U1 = U1đm = E1 = k.ØT.f1 = const => ØTổng = C f 1 đm = const
+ Khi thay đổi: f1 > f1đm => ØTổng < ØTổng đm => Động cơ bị quả tải về mômen
+ Khi thay đổi: f1 < f1đm => ØTổng > ØTổng đm => Động cơ bị q nhiệt do dịng từ
hóa sinh ra
7


 Động cơ bị quá tải.
 Nhận xét:

- Để đảm bảo cho đơng cơ làm việc an tồn và hiệu quả thì khi điều chỉnh tần
số phải kết hợp điều chỉnh điện áp sao cho đông cơ không bị quá tải.
- Để đảm bảo cho động cơ làm việc an tồn chúng ta phải tìm ra các quy luật
sao cho thỏa mãn:
+ Biên độ từ trường quay không đổi
+ Hệ số quá tải của động cơ không thay đổi.
2. Các quy luật điều khiển biến tần
 Sơ đồ khối biến tần gián tiếp:

- Bộ chỉnh lưu: biến đổi nguồn điện 3 pha thành nguồn 1 chiều có điều khiển
được Ura, đây là cơ sở để điều khiển Ura biến tần.
- Khối nghịch lưu: khối tạo tần số cơ bản cung cấp cho đông cơ. Như vậy
trong biến tần gián tiếp điều chỉnh tần số ở khối nghịch lưu còn điều chỉnh
điện áp ở khối chỉnh lưu.
a) Giữ cho biên độ từ trường quay không đổi:
U 1 đm

U1

ØTổng = C f 1 đm = C f 1 = const
U1

f1

=> U 1 đm = f 1 đm <=> U1= f1
8


=> Tỷ lệ điều chỉnh điện áp bằng tỷ lệ điều chỉnh tần số
M = kM.ØT.I2.cosφ2

Nếu trên 1 giá trị tải: I2 = const ; cosφ2 = const
=> Phương pháp này chỉ phù hợp khi tải dạng thế năng phản kháng

b) Quy luật điều khiển giữ cho hệ số quá tải không đổi
Mmax Mthđm Mth
λM ¿ Mc max = Mđm = Mc =const => An toàn cho động cơ.

Với Mth gần đúng:
3 U 1đm2

¿

- Khi f1đm và U1đm: Mth 2. 2 πf 1 đm .(2 πf 1 đmL 1+ 2 πf 1 đm. L2' )
P

3U 12

¿

- Khi f1 và U1: Mth 2. 2 πf 1 . ( 2 πf 1 L 1+2 πf 1. L 2' )
P

U 12
=> Mth = A 2
f1

;

U 1 đm2
Mth đm = A

f 1 đm2
Mth

- Hệ số quá tải: λM¿ Mc ; Mc = Mco + (Mc đm – Mco).¿
9


Giả thiết: Mco = 0, Mc đm với tải bất kì và tốc độ quay của đơng cơ tỉ lệ với tần số
=> Mc = B' . ωc X =B . f 1X
U 12
A.
U 12
U 1 đm2
λM¿ Mth = f 12 =¿ C1 (2+ X ) =¿ const = C1
f1
f 1 đm(2+ X )
Mc B . f 1 X
U 12
f 1(2+ X )
=
=>
<=> U˙12= f ˙1(2+ X )
2
(2 + X )
U 1 đm f 1đm

=> Quy luật điều chỉnh điện áp: U˙ 1 = √ f ˙1(2 +X )
3. Các đặc tính cơ của động cơ khi điều chỉnh tần số
Coi đoạn công tác của động cơ không đồng bộ 3 pha là đường thẳng: Khi U 1 và f1
thay đổi

U 12
Mth = A 2
f1

;

U 1 đm2
Mth = A
f 1đm2

U 12
f ˙1(2+ X )
U˙12
Mth
U 1 đm2 U˙12
=
=
=>
M
=
M
=
M
= Mth đm f ˙1 X
th
th
đm
th
đm
2

2
2
˙
˙
˙
Mthđm
f 12
f1
f1
f1
2
f 1 đm

Sth =

R 2'
R 2'
=
X 1+ X 2' 2 πf 1 L 1+2 πf 1 L 2'
Sth

;

Sth đm =

R 2'
2 πf 1đmL 1+ 2 πf 1 đm L2'

f 1 đm

=> Sthđm = f 1
=> Sth = Sth đm

f 1 đm Sthđm
= f ˙1
f1

f1 > f1đm => f ˙1 > 1
f1 < f1đm => f ˙1 < 1

 Nhận xét:
10


- Khi điều chỉnh tần số kết hợp điều chỉnh điện áp thì M th thay đổi phụ thuộc
vào dạng phụ tải, còn độ trượt tới hạn khi tần số tăng hơn định mức đặc tính
cơ cứng và ngược lại đặc tính cơ mềm.
- Khi X = 0 => Mth = Mth đm = const

- Khi X = 2 => Mth = Mth đm f ˙12

- Khi X = -1 => Mth =

Mthđm
f ˙1

11


4. Biến tần bán dẫn làm việc với động cơ không đồng bộ 3 pha (Biến tần gián

tiếp)
 Sơ đồ nguyên lý:

 Quy luật điều khiển khóa S:

12


 Nhận xét:
- Khi phân tích q trình chuyển mạch trong biến tần nguồn áp, ta nhận thấy
điện áp đặt trên các cuộn dây của động cơ có dạng bậc thang. Do vậy cần có
biện pháp điều khiển sao cho điện áp đặt vào động cơ có dạng gần sin.
- Để kết hợp điều chỉnh tần số và điện áp thì điện áp được điều chỉnh ở phía
chỉnh lưu Uđ, cịn tần số điều chỉnh chu kỳ của các khóa S.

13


Chương 2. Xây dựng cấu trúc điều khiển
2.1.

Đề xuất cấu trúc điều khiển

 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tần số động cơ KĐB qua quan hệ I1(f2).

Trong đó:
- Rω: bộ điều khiển tốc độ
- Ri: bộ điều khiển dòng điện
- CL: khối chỉnh lưu
- NL: khối nghịch lưu

14


- A/D – D/A: bộ chuyển đổi dòng xoay chiều thành một chiều và một chiều
thành xoay chiều
- D: động cơ khơng đồng bộ 3 pha roto lơng sóc
- Ft: máy phát tốc
-

: Bộ điều khiển dòng điện

 Sơ đồ cấu trúc trên gồm 2 khâu điều khiển:
- Khâu điều khiển biên độ gồm 2 mạch vòng điều chỉnh: mạch vòng điều
chỉnh tốc độ và mạch vòng điều chỉnh dòng điện. Tín hiệu đầu ra của bộ điều
khiển tốc độ là Rω là tín hiệu đặt của mạch vịng điều chỉnh dịng điện. Tín
hiệu ra của bộ điều khiển dịng điện RI là tín hiệu điều khiển biên độ a dòng
Id.
- Khâu điều khiển tần số thực hiện quan hệ:
f1 = ± f2 + fm

Trong đó: fm: tần số quay ωr
f2: tần số trượt

Tín hiệu tỷ lệ với dịng điện lấy ra từ đầu ra của bộ điều chỉnh tốc độ R ω được đưa
qua khâu đạo hàm phi tuyến Id = f(f2) => f2
1+ f 2. φ 2
1+ σ 2 φ 22 f 22
ω 1 đm . L 2
Trong đó: φ 2= R 2
Lm 2

σ =1−
L1. L 2

Ta có quan hệ: I1 =

Căn cứ vào biếu thức tính momen và dịng điện ta có thể thành lập được sơ đồ cấu
trúc của hệ thống:

 Sơ đồ cấu trúc của mạch vòng dòng điện:
15


- Để tiện cho việc tính tốn, thiết kế được bộ điều chỉnh dòng điện R i, người ta
dung sơ đồ đơn giản sau:

Trong đó: Ld, Rd: điện cảm, điện trở của cuộn kháng lọc
L1t, R1: điện cảm tản, điện trở 1 pha stato
L2t, R2: điện cảm tản, điện trở 1 pha roto quy đổi về stato
s: hệ số trượt
Ta có hàm truyền đạt bộ chỉnh lưu:

Ud: điện áp đầu ra chỉnh lưu
Uđk: điện áp điều khiển chỉnh lưu
KCL, TCL: hệ số điều khiển và hằng số thời gian
- Việc tổng hợp chính xác mạch vịng dịng điện rất phức tạp vì thành phần
điện trở của mạch vịng dịng điện phụ thuộc vào s => Một cách gần đúng ta
bỏ qua các thành phần điện trở và điện kháng tản
Ta được:
RΣ = Rd + 2R
LΣ = Ld + 2L1t

Ta có:

16


=> Sơ đồ cấu trúc dạng khai triển mạch vòng dòng điện

 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ.
ωs: tốc độ truyền của động cơ
Tr: hằng số thời gian mạch roto
=> Sơ đồ cấu trúc dạng khai triển các mạch vịng dịng điện, tốc độ:

Trong đó:

2
2
3 Lm ω s I s
M=
=K M . F M (ω s )I 2s
2 R r 1+ω 2s T 2r

- Khâu phi tuyến Id(f2) hay Id(ωs), có thể được tuyến tính hóa thành khâu
khuếch đại đơn giản
K F=

I sdm
ω sdm
17

- Tuyến tính hóa biểu thức tính momen động cơ (tại điểm định mức)
ΔM =

∂M
∂M
Δωs +
ΔI
∂ ωs
∂ Is s

tại (Mđm, ωsđm, Iđm) ta có:

2
2
∂ M 3 Lm 2 2 1−ω sdm T r
=
I sdm
=A
∂ ωs 2 R r
( 1+ω 2sdm T 2r )2
∂ M 3 Lm 2 2 I sdm ω sdm
=
=B
∂ I s 2 Rr 1+ω 2sdm T 2r

=> Sơ đồ cấu trúc dạng khai triển mạch vòng dòng điện và tốc độ sau khi đã tuyến
tính hóa (bỏ qua hệ số thời gian điện từ):

2.2.

Xây dựng hàm truyền của hệ

 Hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh dòng điện:
- Hàm truyền của đối tượng điều chỉnh

18


- Hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện là khâu tỷ lệ tích phân (PI):

- Do tổng hợp theo tiêu chuân module tối ưu nên hàm truyền kín của mạch
vịng dịng điện có dạng:

 Hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh tốc độ
- Khi tiến hành tổng hợp mạch vòng tốc độ, ta coi gần đúng hàm truyền hệ kín
mạch vịng điều chỉnh tốc độ là khâu qn tính bậc nhất
W Ki=

Ki
1+ pT i

- Ở trên, ta dùng tiêu chuẩn module tối ưu để tổng hợp mạch vòng dòng điện:
W Ki ( p)=

2.3.

1
1
.
K do 1+2 pT CL +2 p 2 T 2CL

Tổng hợp mạch vịng dịng điện

 Ta có sơ đồ tổng hợp bộ điều chỉnh dòng điện Ri:

- Theo phần 2.2 ta tìm được hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện Ri là:

Và hàm truyền của mạch vòng dòng điện là:

19


2.4.

Tổng hợp mạch vịng tốc độ

 Ta có sơ đồ mạch vòng tốc độ sau khi đã tổng hợp mạch vịng dịng điện:

- Khi bỏ qua Mc ta có sơ đồ tương đương sau:

 Hàm truyền của đối tượng cần điều khiển:
1
1 Kω
. C . K F+ A
.
1+ T i p
Jp 1+ pT ω

S oω=

[

]

S oω=

( CK F K ir + A + AT i p ) Kω 1
.
Jp
( 1+T i p ) ( 1+ pT ω )

 Áp dụng tiêu chuẩn module tối ưu đối xứng với hàm truyền:

20


S kω =F DX ( p )=

1+4 T σ p

1+4 T σ p+8 T 2σ p 2 +8 T 3σ p 3
1+ 4 T σ p

Rω ( p )=

1+ 4 T σ p +8 T 2σ p2 +8 T 3σ p3

(

S oω 1−

Rω ( p )=

1+ 4 T σ p
1+ 4 T σ p+ 8 T 2σ p2 + 8 T 3σ p3

)

1+ 4 T σ p

( CK F K ir + A + AT i p ) Kω 1
. ( 1+ T σ p ) 8 T 2σ p 2
Jp
( 1+T i p ) ( 1+ pT ω )

Ta có TiTω là rất nhỏ => có thể bỏ qua
Rω ( p )=

=>

( 1+ 4 T σ p )
( CK F K ir + A+ AT i p ) Kω 1
.
. ( 1+T σ p ) 8 T 2σ p2
Jp
1+
Ti
+T
(
)
[

ω ]

21

√3
Với C = 2 /π


Chương 3. Xây dựng bộ điều khiển và mô phỏng
3.1.

Bộ điều khiển

1. Các thơng số
a) Tính tốn các thơng số động cơ:
Điện cảm stator: Ls = Lm + Lσs = 0,1608 + 0,004342 = 0,165142 (H)
Điện cảm rotor :Lr = Lm + Lσr = 0,1608 + 0.004342 = 0,165142 (H)
Hằng số thời gian stator: Ts = Ls / Rs = 0,165142 / 0,877 = 0,1883
Hằng số thời gian rotor: Tr = Lr / Rr = 0,165142 / 1,47 = 0,1123
Iđm = Pđm / Uđm = 2200 / 380 = 5,789 (A)
ωđm = nđm / 9.55 = 1430 / 9,55 = 149,738 (rad/s)
 Tính tốn các phần tử mạch nghịch lưu:

√6 ⇒ I = I s1 . π =116 ,7 A
d
π
√6
U s1 3 √ 6 cosϕ
π Ud
U s 1=

⇒U d =
=370 ,5 V
π
3 √6 cosϕ 1
I s1 =I d

Dòng chảy qua các khóa S1 – S6 và D1 – D6 chính là dòng chảy qua các pha stato
động cơ I=91A.
Điện áp ngược van phải chịu = Ud = 370,5V
=> Chọn Diot loi B-200 cú cỏc thụng s sau:
Loại
B-

Itb(A)
200

Uim(V)

U(V)

100-1000

0.7

200
22

Tốc
quạt(m/s)
12

độ


Chọn C = 200μF

Cuộn kháng lọc KH:

π
0 , 134× U d
3
Ld =
ω . ΔI d

Trong đó: ΔId = (0,05 ~ 0,1)Id

π
0 ,134× ×370 ,5
3
⇒ L=
=0 , 028( H )
314×0 , 05×116 ,7

 Tính tốn các phần tử mạch chỉnh lưu:
Theo tính tốn phẩn trên ta có: Id = 116,7(A) và Ud = 370(V)
Khi lấy điện áp cung cấp từ trước ~380V => Có thể khơng cần sử dụng máy biến
áp
U d=

Ta có:

3 √6 U2
U d ×π
cos α ⇒ cos α=
=0 , 41
π
3 √6 U 2

Dịng trung bình chay qua T1 – T6:

I tb =

=> α =65,3o

I d 116 , 7
=
=38 , 9( A )
3
3

Điện áp ngược trên mỗi van: U ng= √ 6U 2 =930 , 8(V )
=> Chọn Thyristor loại T-250 có các thơng số sau:
Lo¹i

I(A)

T.250

250

Uim(V)
1002200

U(V) Toff(s)
1

150250

Ig(V)

Ug(V)

0,3

5

du/dt(V/
s)
20-500

b) Tính tốn thiết bị đo:
 Máy phát tốc là thiết bị đo tốc độ trong hệ truyền động điện. Mạch nguyên lý
đo tốc độ bằng máy phát tốc 1 chiều.
23


Ta có: Uω = Kω .ω là điện áp đầu ra của máy phát tốc khi từ thông không đổi
=> Kω = Uω / ω Với Uω = 10V
Khi có bộ lọc đầu ra thì hàm truyền của máy phát tốc là
Uω( p)

Kω
Fft(p) = ω ( p) = 1+τfωp

τfω là hằng số thời gian của bộ lọc và < 5ms
Có: ω = 2πnđm / 60 = 2π.1430 / 60 = 149,75 (rad/s)
=> Kω = 10 / 149,75 ≈ 0,0667
Chọn τfω = 0,001s = 1ms
=> Hàm truyền của máy phát tốc là:
0,0667

Fft(p) = 1+ 0.001 p
=> Từ các thông số trên, ta chọn máy phát tốc GTB 9 có các thơng số sau:
-

Dung sai tuyến tính: ≤ 0.15 %..
Hệ số nhiệt độ: ± 0.05 % / K.
Điện áp mở mạch: 10 ... 20 mV per rpm.
Kích thước vỏ: ø95 mm.
Đường kính trục: ø12 - 16 mm | ø17 mm trục côn.
Chuẩn bảo vệ: IP 68.
Kết nối: Connector.

 Phản hồi dòng:
24


r2

id

r1
r sun

_
75mV

10v

+

- Sử dụng mạch phản hồi dòng 1 chiều có cấu tạo như hình trên
K=

Ur 10
R2
=
=133=
Uv 0 . 075
R1

- Nguyên lý hoạt động: dòng Id sau chỉnh lưu được cho qua điện trở Sun sẽ tạo
ra 1 điện áp vi sai có độ lớn khoảng từ 0 ÷ 75mV. Điện áp vi sai này được
đưa vào đầu vào của khuếch đại thuật toán để khuếch đại tạo ra điện áp tỷ lệ
với dòng Id
- Chọn điện áp vào vi sai là 75mV
- Điện áp ra sau khuếch đại thuật toán bằng 10V
=> hệ số khuếch đại của OA bằng:
Chọn R1 = 1 (kΩ) => R2 = 133 ( kΩ)
c) Tính tốn các tham số trong sơ đồ tuyến tính hóa
 Hệ số máy biến dịng ( đo dịng 1 chiều)

Kđo = Ui / Iđm = 10 / 116,7 = 0.08569
KCL = Ud / UCL = 370,5 / 10 = 37,05
 Khâu khuếch đại tuyến tính Fi
KFi = Isđm / ωsđm
ωsđm = ω – ωđm

Isđm = 91 (A)
với

ω = 2πf = 314,159 (rad/s)
ωđm = nđm / 9,55 = 149,738 (rad/s)
25