Lời nói đầu Đối với kỹ sư điều khiển - tự động hóa nói riêng người nghiên cứu khoa học - kỹ thuật nói chung, mơ công cụ quan trọng cho phép khảo sát đối tượng, hệ thống hay q trình vật lý, mà khơng thiết phải có đối tượng hay hệ thống thực Được trang bị cơng cụ mơ mạnh có hiểu biết phương pháp mơ hình hóa, người kỹ sư có khả rút ngắn thời gian giảm chi phí nghiên cứu - phát triển sản phẩm cách đáng kể Điều đặc biệt có ý nghĩa sản phẩm hệ thống thiết bị kỹ thuật phức hợp với giá trị kinh tế lớn Động điện chiều ngày sử dụng rộng rãi tính ưu việt mà mang lại như: khơng cần nguồn xoay chiều , thực việc thay đổi tốc độ động cách dễ dàng v.v… Xuất phát từ vấn đề liên quan tới hệ truyền động điện chiều, đồ án nghiên cứu thiết kế hệ điều tốc cho động chiều.Trong phạm vi nhiệm vụ giao đồ án, việc tính tốn thơng số giá trị cần thiết cho mạch động lực mạch điều khiển, thiết kế mạch điều khiển Em dành quan tâm chủ yếu cho việc xây dựng cấu trúc điều khiển tổng hợp hệ truyền động, thiết kế điều chỉnh cho mạch vịng phản hồi nối cấp, thực mơ đặc tính hệ thống chương trình simulink Trong trình thiết kế, với giúp đỡ thầy giáo, cô giáo môn, em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, thời gian tương đối ngắn trình độ chuyên mơn cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Sinh viên thực Nguyễn Xuân Vũ Chương 1: Tổng quan hệ điều tốc máy điện chiều 1.1 Giới thiệu chung điều tốc chiều Mục tiêu hệ điều chỉnh tự động truyền động điện phải đảm bảo giá trị yêu cầu đại lượng điều chỉnh mà không phụ thuộc vào tác động nhiễu lên hệ điều chỉnh.Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động phải đạt yêu cầu công nghệ, tiêu chất lượng yêu cầu kinh tế Hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện có cấu trúc chung trình bày hình 1.1 gồm: + Phần lực(mạch lực): từ lưới điện nguồn điện cung cấp điện đến biến đổi (BBĐ) động điện (ĐC) truyền động cho phụ tải(MSX).Các biến đổi biến đổi máy điện, biến đổi điện tử, biến đổi bán dẫn Động loại chiều, xoay chiều, loại động đặc biệt + Phần điều khiển gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số R công nghệ RT ; khí cụ(K), thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công nghệ(K T) cho người vận hành(VH).Một số hệ có ghép nối với thiết bị tự động khác(GN) với máy tính điều khiển Hình 1.1 Mô tả cấu trúc chung hệ tự động truyền động điện Bộ điều tốc hình 1.1.Nó có nhiệm vụ điều hịa (giữ ổn định) tốc độ động Khi điều tốc hư có trạng thái sau: +) Độ trễ điều tốc lớn, tức đưa trạng thái tốc độ ổn định không kịp thời Đối với thay đổi tải chậm triệu chứng khơng có biểu rõ tải thay đổi liên tục ta thấy tần số máy thay đổi liên tục +)Điều tốc không giữ tốc độ, tức tải thay đổi, tốc độ động thay đổi thiết lập chế độ làm việc +)Nếu máy hòa mạng động lực với tốc độ máy ổn định, có thay đổi tải chế độ làm việc máy khác nhau, máy nhiều tải, máy tải Có chế độ động bắt buộc phải lắp điều tốc: -Động chế độ không tải: điều tốc vị trí, lúc cần động hoạt động ổn định không chết máy -Động kéo chân vịt tàu thủy: tránh nguy hiểm trường hợp chân vịt bị nhấc khỏi mặt nước, điều tốc hạn chế tốc độ cực đại động cơ.Điều tốc lắp xe đề phòng trường hợp hỏng hệ truyền động( trục đăng bị gãy chẳng hạn) -Động máy phát điện: điều quan trọng đảm bảo tần số máy phát 1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc động điện chiều 1.2.1 Cấu tạo Máy điện chiều máy phát động điện có cấu tạo giống Những phần máy điện chiều gồm phần cảm (phần tĩnh) phần ứng (phần quay) a.Phần cảm (stator) Phần cảm gọi stator, gồm lõi thép làm thép đúc, vừa mạch từ vừa vỏ máy cực từ có dây quấn kích từ (hình 1.1), dịng điện chạy dây quấn kích từ cho cực từ tạo có cực tính liên tiếp luân phiên Cực từ gắn với vỏ máy nhờ bulơng Ngồi máy điện chiều cịn có nắp máy, cực từ phụ cấu chổi than Hình 1.2 Cực từ b Phần ứng (rotor) Phần ứng máy điện chiều cịn gọi rơto, gồm lõi thép, dây quấn phần ứng, cổ góp trục máy Hình 1.3 Lá thép rơto Hình 1.4 Dây quấn phần ứng máy điện chiều a) Phần tử dây quấn; b) Bố trí phần tử dây quấn Lõi thép phần ứng: Hình trụ làm thép kĩ thuật điện dày 0,5 mm, phủ sơn cách điện ghép lại Các thép dập lỗ thơng gió rãnh để đặt dây quấn phần ứng (hình 1.3) Dây quấn phần ứng: Gồm nhiều phần tử mắc nối tiếp nhau, đặt rãnh phần ứng tạo thành nhiều vịng kín Phần tử dây quấn bối dây gồm nhiều vòng dây, hai đầu nối với hai phiến góp vành góp (hình 1.4a) hai cạnh tác dụng phần tử đặt hai rãnh hai cực từ khác tên (hình 1.4b) 3.Cổ góp (vành góp) hay cịn gọi vành đổi chiều gồm nhiều phiến đồng hình nhạn ghép thành khối hình trụ, cách điện với cách điện với trục máy Các phận khác trục máy, quạt làm mát máy… 1.2.2 Nguyên lý làm việc Trên hình cho điện áp chiều U vào hai chổi điện A B, dây quấn phần ứng có dịng điện Các dẫn ab cd mang dòng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng tương hỗ lên tạo nên mômen tác dụng lên rôto, làm quay rôto Chiều lực tác dụng xác định theo quy tắc bàn tay trái (hình 1.5a) Hình 1.5 Mơ tả ngun lý làm việc động điện chiều Khi phần ứng quay nửa vịng, vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ (hình 1.5b), nhờ có phiến góp đổi chiều dịng điện, nên dịng điện chiều biến đổi thành dòng điện xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, lực tác dụng lên rơto theo chiều định, đảm bảo động có chiều quay khơng đổi Ngồi cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích thích, dịng điện kích từ…Cơng suất định mức công suất đưa máy điện Đối với máy phát điện cơng suất đưa đầu cực máy phát, cịn động công suất đưa đầu trục động 1.3 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Khi xem xét phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập, ta biết quan hệ ω=f(M) phụ thuộc thông số điện U, φ, Rưf(M) phụ thuộc thông số điện U, φ, Rư Σ Sự thay đổi thông số cho họ đặc tính khác Vì vậy, với mơmen tải đó, tốc độ động khác đặc tính khác Như vậy, động điện chiều kích từ độc lập (hay kích từ song song) điều chỉnh tốc độ phương pháp sau đây: 1.3.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng Sơ đồ nguyên lý biểu diễn hình 1.6 Từ thông động giữ không đổi Điện áp phần ứng cấp từ biến đổi Khi thay đổi điện áp cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ đặc tính ứng với tốc độ khơng tải khác nhau, song song có độ cứng Điện áp U thay đổi phía giảm (U