Điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập bằng phương pháp Xelicốp
MỤC LỤC
Phương pháp Xelicốp
Phương pháp này được dựa theo áp suất trung bình để tính toán mô men truyền động trục cán bao gồm. Mô men hữu ích Mhi cần để làm biến dạng phôi và khắc phục lực ma sát giữa phôi với trục cán trong khu vực cung ngoạm.
Phương pháp suát tiêu hao năng lượng
Lựa chọn đúng công suất của động cơ điện có một ý nghĩa kinh tế rất lớn bởi vì nó đóng vai trò rất quan trọng trong việc xác định giá thành ban đầu và giá thành tiêu thụ vận hành ở các hệ thống truyền động điện khác nhau. Sử dụng động cơ điện công suất nhỏ hơn quy định có thể làm thay đổi phá vỡ chế độ công tác bình thường của máy móc, làm giảm năng suất và có thể gây nên sự cố, bản thân động cơ có thể bị hư hỏng.
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
Khái niệm chung
Việc trọn các đại lượng cơ bản là tùy ý, sao cho các biểu thức tính toán được đơn giản, thuận tiện như: Tốc độ cơ bản ở động cơ một chiều kích từ hỗn hợp và kích từ độc lập là tốc độ không tải lý tưởng ω0, còn đối với động cơ kích từ nối tiếp thì tốc độ cơ bản là ωđm.
Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập
Tải có momen tỷ lệ nghịch với tốc độ, chẳng hạn các cơ cấu máy cuốn dây, quấn giấy, các truyền động quay trục chính, máy cắt gọt kim loại thì khi giảm từ thông, tốc độ động cơ sẽ tăng lên. Không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.
Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng
Vì từ thông của động cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp điều chỉnh này là triệt để. Hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơ thấp nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt quá giá trị cho phép thì hệ chuyển động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộ dải điều chỉnh.
Nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ
Vì các giá trị Mđm, ω0min, Scp là xác định nên có thể tính được giá trị tối thiểu của độ cứng đặc tính cơ sao cho sai số không vượt quá giá trị cho phép. Để làm được việc này, trong đa số các trường hợp cần xây dựng các hệ truyền động kiểu phòng kín. Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ được giữ nguyên, do đó momen tải cho phép của hệ sẽ không đổi. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng là rất thích hợp trong trường hợp mô men tải là const trong toàn dải điều chỉnh. rb: điện trở của nguồn điện áp kích thích ωk: số vòng dây của dây quấn kích thích Trong chế độ xác lập ta có quan hệ. Thường khi điều chỉnh từ thông thì điện áp phần ứng được giữ nguyên bằng giá trị định mức, do đó đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từ thông chính là đặc tính có điện áp phần ứng định mức, từ thông định mức và được gọi là đặc tính cơ bản. Tốc độ lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện. Khi giảm từ thông để tăng tốc độ quay của động cơ thì đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi, vì vậy để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dòng điện phần ứng cho phép, kết quả là mômen cho phép trên trục động cơ giảm rất nhanh. Ngay cả khi giữ nguyên dòng điện phần ứng thì độ cứng đặc tính cơ cũng giảm rất nhanh, khi giảm từ thông kích thích. nguyên lý điều chỉnh từ thông động cơ: a) sơ đồ thay thế, b) Đặc tình điều chỉnh khi điều chỉnh từ thông động cơ; c) quan hệ φ(ikt). Theo cấu trúc mạch điều khiển các hệ truyền động, điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều có loại điều khiển theo mạch kín (ta có hệ truyền động điều khiển hở), Hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có cấu trúc phức tạp nhưng có chất lượng điều chỉnh cao và dải điều chỉnh rộng hở so với hệ truyền động “hở”.
Hệ thống truyền động máy phát - động cơ một chiều (F - Đ)
Với sơ đồ cơ bản như hình 2-16 động cơ chấp hành Đ, động cơ chấp hành Đ có thể làm việc ở cả hai chế phía: kích thích máy phát F và kích thích động cơ Đ, hãm động năng hi dòng kích thích máy phát bằng không hãm tác sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ, hãm ngược ở cuối giai đoạn hãm tái sinh đảo chiều khi làm việc ổn định với mômen tải có tính chất thế năng …Hệ F - Đ có đặc tính cơ điện đẩy cả bốn góc phần tử của mặt phẳng toạ độ [ω, M]. Như vậy, dòng điện ở chế độ hãm tái sinh ngược chiều với chiều dòng điện ở chế độ động cơ và năng lượng được chuyển vận theo chiều từ tải → động cơ → máy phát → nguồn, máy phát F và động cơ Đ dổi chức năng cho nhau.
Hê thống chỉnh lưu - động cơ một chiều
Khi phát xung để mở một van Thiristo thì điên áp anốt của pha đó là dương hơn điện áp của pha có van đang dẫn dòng, do đó mà dòng điện của van đang dấnẽ giảm dần về không còn dòng điện của van kế tiếp sẽ tăng dần lên. Nếu trong sơ đồ hình (2-19) ta tăng góc mở của các van đến giá trị gần bằng π và đảo chiều suất điện động E bằng cách dùng ngoại lực bắt roto động cơ quay ngược, hoặc đảo chiều dòng kích từ được thì dòng điện chỉnh lưu vẫn theo chiều cũ nhưng suất điện động chỉnh lưu đã đảo dấu các van dẫn dòng trong thời gian điện áp anốt âm.
PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN MẠCH LỰC
Vì sử dụng nguồn 3 pha nên không làm lệch điện áp lưới và cho phép nâng cao công suất tải lớn lên nhiều, mặt khác, độ đập mạch của điện áp ra sau mạch chỉnh lưu giảm đáng kể nên kích thước bộ lọc cùng nhỏ đi nhiều so với sơ đồ 1 pha. Hệ số dự trữ dòng điện của van tuỳ thuộc vào đực điểm làm việc của van, chẳng hạn cường độ dòng điện qua van thuộc loại lớn béhau trung bình, có hay làm việc ở điều kiện quá tải hau không , điều kiện môi trường chế dộ làm mát.
PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Một số đặc điểm của biến áp nguồn điều khiển
Do đó, việc tính toán khác nhiều so với loại biến áp lực thể hiện ở các điểm sau: Một trong những nhiệm vụ chủ yếu của thiết kế biến áp lực là tính toán dạng kích thước mạch từ. *Kết luận: Mục đích tính toán biến áp điều khiển là dựa vào công suất của biến áp cần thiết, ta chọn trên các cuộn thứ cấp đủ điện áp khi mang tải và không phát nóng quá mức cho phép.
Tính toán biến áp 3 pha
Biến áp xung là loại biến áp đặc biệt, trong đó điện áp đặt lên phía sơ cấp có dạng xung chữ nhật mà không phải điện áp hình sin, điều này dẫn đến chế độ làm việc và phương pháp tính rất khác so với biến áp thông thường. Vì vậy, tiết diện dây quấn BAX thường không tính từ trị số dòng điện như thông thường mà hay được chọn từ điều kiện đảm bảo độ bền cơ học với đường kính dây quấn trong khoảng (0,2÷0,4)mm.
Động cơ điện một chiều KTĐL
Các điện áp này được khuếch đại bằng các cặp transitor đấu kiểu darlington sau đó được truyền qua biến áp xung để đưa đến cực điều khiển thyristor. Trong đó KBBĐ là hệ số khuếch đại của bộ biến đổi, TBBĐ là hằng số thời gian của bộ biến đổi được tính theo công thức.
Tổng hợp mạch vòng dòng điện
Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu mô dun ta tìm được hàm truyền của bộ điều chỉnh dòng điện có dạng khâu PI.
Tổng hợp mạch vòng tốc độ
P ≈ 1 vì thế để đơn giản ta có thể dùng biểu thức gần đúng để tính toán hàm truyền đạt của mạch vòng dòng điện. Trong đó Sw là sensor tốc độ có hàm truyền là khâu quán tính với hệ số truyền là Kw và hằng số thời gian (lọc) Tfw.
Quá trình đảo chiều
Do vậy, khi mô mên giảm đi 1 mức nào đó thì phải cắt điện trở Rp trong mạch phần ứng nhờ đồng tiếp điểm K để động cơ trở về làm việc (hãy tiếp tục mở máy) trên đặc tính tự nhiên tại điểm E. Khi đóng tiếp điểm K để cắt điện trở phụ Rp ra khỏi mạch rôto thì ngay lập tức động cơ chuyển từ điểm làm việc D trên đặc tính cơ nhân tạo 1 sang làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên 2, do quán tính cơ khi chuyển đặc tính, tốc độ động cơ không kịp thay đổi trong một khoảng thời gian quá ngắn nên đoạn chuyển đổi DE là nằm ngang.
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG SIMULINK
Để sử dụng tốt chương trình này, ta cần nắm chắc các kiến thức cơ bản về điều khiển tự động, xây dựng mô hình toán học theo quan điểm lý thuyết điều khiển tự động và từ đó xây dựng mô hình bài toán cần giải quyết. Khi động cơ làm việc tốc độ của động cơ được ổn định nhờ bộ phản hồi tốc độ và bộ phản hồi dòng điện tốc độ thực tế của động cơ được so sánh với tốc độ đặt do vậy trên Scope ta nhìn thấy tốc độ của động cơ bám sát đường đặt (đỏ).