TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN Trong thực tế sản xuất, gia công chế tạo để tạo sản phẩm cho ngành, nghề Như ta biết để tạo sản phẩm, chi tiết phải qua nhiều nguyên công mà ngun cơng lại có tốc độ phù hợp để tạo suất, chất lượng sản phẩm Chính mà việc đo điều chỉnh tốc độ động điện việc cần thiết phương thức sản xuất theo dây chuyền Việc đo xử lý tốc độ với việc điều khiển động điện hệ điều chỉnh truyền động điện Tín hiệu chuẩn XLTH BĐ M ĐK ĐL Cấu trúc chung hệ thống đo lường điều chỉnh tốc độ động điện M động truyền động quay máy sản xuất Msx máy sản xuất BĐ thiết bị biến đổi lượng cấp cho động ĐK hệ thống điều khiển ĐTĐ tín hiệu đặt ĐL hệ thống đo lường tốc độ động máy sản xuất Hệ thống đo tốc độ điều khiển động điện tách làm hai phần - Đo tốc độ - Điều khiển động Ta nghiên cứu xét phần PHẦN THỨ NHẤT: ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ VIỆC ĐO TỐC ĐỘ Tốc độ động có thứ ngun số vịng/1 phút đại lượng vật lý không mang đặc trưng đại lượng điện để tốc độ quay động nói chung động điện nói riêng người ta phải biến đổi đại lượng khác để phù hợp tiện lợi đồng thời đáp ứng cáp xác theo u cầu cơng việc Trong khứ việc ứng dụng học quang học giúp ích cho kỹ thuật đo lường Hiện tương lai với tốc độ phát triển ngày hoàn thiện ngành điện kể lý thuyết công nghệ cao kỹ thuật điện tử điện tử góp nhiều phát triển cho thiết bị đo lường Các đại lượng điện không điện cảm biến đo lường chuyển đổi sang tín hiệu điện Các tín hiệu mạch điện tử chế biến cho phù hợp với mạch đo, mạch thu thập liệu đo lường Những ưu điểm mạch điện tử - Độ nhạy thích hợp - Tiêu thụ lượng thấp - Tốc độ đáp ứng nhanh - Dễ tương thích truyền xa - Độ tin cậy cao - Độ linh hoạt cao dễ thích nghi với vấn đề đo lường Trước xét hệ thống đo lường điện tử ta đề cập đến tốc độ kế đơn giản 3 Mô tả dụng cụ đo tốc độ Hình 2.3: Cấu tạo tốc độ kế cầm tay Sơ đồ nguyên lý cấu tạo thiết bị đo tốc độ vòng quay loại đơn giản nam châm vĩnh cửu quay trơn tự nối với trục động cần kiểm tra qua trục dẫn mềm đầu tỳ kiểu tu đĩa nhơm kim thị lị xo cản trục gá bệ ổ đỡ quay trơn trượt phần tử 2, 3, 4, gắn chặt với Nguyên lý làm việc thiết bị Khi nam châm vĩnh cửu (1) quay làm cho từ trường mà tạo quay theo quét lên đĩa nhôm (2) đĩa nhơm có từ trường biển đổi Tốc độ quay từ trường tốc độ mà nam châm (1) quay tốc độ quay đại lượng cần kiểm tra Trên đĩa nhơm (2 ) xt dịng cảm ứng dòng điện tác dụng với từ trường nam châm (1) tạo mômen điện từ Mômen làm cho đĩa nhôm (2) quay theo chiều quay nam châm (1) Độ lớn mơmen hồn tồn tỷ lệ với tốc độ quay nam châm (1) Khi đĩa nhôm quay làm trục (5) quay theo Khi trục (5) quay làm kim thị quay theo Trên khắc độ báo chia theo cho phù hợp với giá trị tốc độ động Khi trục (5) quay đồng thời làm cho lị xo (4) quay theo nên tạo mômen cản: Độ lớn mômen cản tỷ lệ với góc xoay trục (5) cịn chiều mơmen cản có chiều ngược với chiều mômen điện từ đĩa nhôm (2) tạo Vậy đĩa nhơm dừng vị trí mà Mđtừ = Mcản Nhận xét - Ưu điểm: + Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, chủ yếu khí + Không tiêu hao lượng + Kết cấu chắn, độ tin cậy cao - Nhược điểm: + Cấp xác thấp + Khơng lấy tín hiệu để khống chế điều khiển Phạm vị ứng dụng: - Vì thiết bị khơng tiêu hao lượng lên tiện lợi dùng để kiểm tra tốc độ thiết bị như: ôtô, xe máy để báo tốc độ xe chạy báo tốc độ quay máy - Mặt khác người ta chế tạo cách hợp lý kết cấu để làm tốc độ kế để kiểm tra tốc độ quay thiết bị đơn lẻ Hệ thống đo lường 3.1 Hệ thống đo lường dạng tương tự Đại lượng đo điều Cảm biến Giao tiếp Mạch lọc Khuyếch đại khiển Thiết bị điều khiển Mạch so sánh Hiển thị Sử dụng kết Hình 1: Hệ thống đo lường điều khiển Thiết bị đọc Tín hiệu đặt Tín hiệu đo tạo từ cảm biến đo lường đại lượng đo tác động vào Sau qua mạch chế biến tín hiệu tín hiệu vào hiển thị kết quả, kết thơng báo ảnh, lưu trữ thiết bị ghi qua thiết bị đọc đưa đến khâu xử lý sử dụng kết Ngồi hệ thống đo lường cịn liên kết với hệ thống điều khiển tự động cách lấy tín hiệu từ đầu chế biến qua mạch so sánh với tín hiệu đặt (tín hiệu chuẩn) để điều khiển đối tượng đo Ví dụ: hệ đo điều khiển tốc độ động gọi khâu hồi tốc độ để quy trì tốc độ động so với tốc độ đặt 3.2 Hệ thống đo lường dạng số Đại lượng đo quan sát Cảm biến Hiển thị số Chế biến tín hiệu Tín hiệu vật lý Thiết bị điều khiển S/H ADC Bộ điều khiển logic μF DAC Máy ghi (in) Chương trình Hình đo Hệ thống đo dãy điện hợp với kết bị với lý Hệ thống 2.1:lường điện tửlườngsố kếttử dạng sốthiết hợpvi xửμP tham gia vào hệ thống đo lường nhằm mục đích xử lý nhanh tín hiệu đo khả chống nhiễu tốt so với tín hiệu đo dạng tương tự truyền xa Cách ly tốt dễ thực (phối ghép tín hiệu quang Opso – Coupler) Đây hình thức thường sử dụng Với phát triển máy tính cá nhân (PC), hệ thống đo lường dùng kỹ thuật số, dùng PC thực tự động hoá hệ thống đo lường mức cao thuận lợi sử dụng Điều cho thấy xu máy tính hố thiết bị đo lường Trong hệ thống đo lường dùng kỹ thuật số, tín hiệu dạng tương tự chuyển đổi sang tín hiệu số mạch chuyển đổi ADC vi xử lý MP hoạt động, sau để có tín hiệu dạng tương tự ta lại khơi phục lại qua mạch DAC Ngồi hệ thống đo lường dạng số cịn có ưu điểm hoạt động thơng minh nhờ vào chương trình (phần mềm software) cài đặt vào máy tính để xử lý tín hiệu đo lường điều khiển hệ thống tự động hoá cho dây chuyền sản xuất III PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI TRONG HỆ THỐNG Cảm biến đo tốc độ Việc đo tốc độ quay nói chung tốc độ quay động điện nói riêng ngồi việc xác định giá trị tốc độ thời điểm cần khảo sát cịn mang ý nghĩa đại lượng điều chỉnh hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện Vì thiết bị đo tốc độ có vai trị quan trọng định đến chất lượng động tĩnh truyền động Trong kỹ nghệ cảm biến dùng để đo tốc độ quay dựa định luật Faraday e = -dφ/dt tạo cảm biến theo nguyên lý máy phát gọi máy phát đo tốc độ có hai loại chiều xoay chiều Ngồi cịn có cảm biến đo tốc độ xung số 3.3.1 Cảm biến đo tốc độ quay loại điện từ a Tốc độ kế điện từ loại DC Stato Chổi than Cổ góp Roto N Hình 1.1: Cấu tạo tốc độ kế điện từ loại DC S Yêu cầu máy phát tốc độ chiều điện áp chiều có chứa thành phần điện áp xoay chiều tần số cao phải đảm bảo tỷ lệ với tốc độ quay động cơ, không trễ nhiều giá trị dấu so với biến đổi đại lượng đo Ngoài phải đáp ứng yêu cầu điện áp phát không phụ thuộc vào tải biến đổi nhiệt độ Để đáp ứng yêu cầu mặt cấu tạo phải để máy phát chiều phải có từ thơng khơng đổi tồn vùng điều chỉnh tốc độ (từ giới hạn – max) Vì vậy, phải hạn chế tổn thất mạch từ bắng việc sử dụng vật liệu từ có từ trễ hẹp sử dụng thép kỹ thuật điện mỏng để hạn chế dòng điện xoay chiều Về cấu tạo chia làm hai phần Phần cảm (phần đứng yên) gọi stato cấu tạo vật liệu sắt từ nói mang 2p cực hình thành quấn dây hoặ nam châm vĩnh cửu Phần quay (phần ứng) hay gọi roto cấu tạo từ thép kỹ thuật điện ghép lại Phần ứng tạo rãnh song song với song song với trục roto rãnh có đặt dẫn, số dẫn n = 2k, đầu dây nối với phiến góp tương ứng Tập hợp phiến góp gọi cổ góp có bố trí cắp chổi than với lực từ thích hợp để lấy điện Sức điện động thu có dạng Z = (ω/2π)/.n.φo Một cách tổng quát E= ω p n.φ o 2π a Trong p số đôi cực phần cảm ω vân tốc góc a số mạch nhánh song song n số dẫn b Cảm biến điện từ loại AC Loại khơng có cổ góp, khơng có chổi than Điều tạo có độ bền cao hơn, khơng bị giảm điện áp chổi than gây ra, không phát sinh tia lửa cổ góp nên ảnh hưởng nhiều Nhưng ngược lại loại phức tạp hơn, xác định độ lớn tín hiệu thường phải chỉnh lưu tín hiệu thu đồng thời khơng có khả xác định chiều quay nên sử dụng vào hệ thống điều khiển phải cấp thêm mạch xác định chiều quay Đối với máy phát pha dùng hai cuộn dây đặt lệch góc 900 máy ba pha dùng mạch xác định thứ tự pha để xác định chiều quay Cảm biến điện từ loại AC thực chất máy phát điện loại nhỏ phần quay nối với trục động mà ta cần kiểm tra tốc độ Phần quaylà nam châm vĩnh cửu có nhiều cặp cực Phần cảm quấn dây pha, ba pha nhiều Sức điện động thu phần cảm có dạng e = EsinΩt Với E = K1ω; Ω = K2ω K1, K2 phụ thuộc vào cấu tạo máy 3.3.2 Cảm biến đo tốc độ loại xung số Chi tiết thử nghiệm thường đĩa gắn lên trục quay mà cần xác định tốc độ Đĩa thường cấu tạo có dạng tuần hồn, đĩa thường chia làm P phần nhau, phần đanh dấu mang đặc tính lỗ, răng,… Một cảm biến phân tích đặt đối diện vời chi tiết thử nghiệm, phân tích (đếm) số phần tử đánh dấu ngang qua đồng thời tạo tín hiệu xung tương ứng Tần số f tín hiệu xung tạo cảm biến có giá trị: f = p.N (Hz) Trong đó: N số vòng quay chi tiết thử nghiệm đơn vị thời gian p số phần tử đánh dấu đĩa Việc chọn cảm biến gắn liền với loại vật liệu làm đĩa quay phần tử đánh dấu đĩa Người ta sử dụng tuỳ theo trường hợp, cảm biến giới hạn hai đầu cảm biến quang Ưu điểm tốc độ loại xung cấu tạo đơn giản, chắn nên bảo quản dễ dàng mặt khác khơng tạo nên tiếng ồn khơng có nhiều ký sinh đồng thời việc biến đổi sang tín hiệu số đơn giản Dựa theo nguyên tắc người ta tạo cảm biến sau: a Cảm biến từ trở thay đổi Nam châm Cấu tạo hình vẽ Cuộn dây Ngun tắc hoạt động: Cuộn dây phân tích có lõi sắt Khe hở khơng khí từ cho phép từ thơng qua Nam châm tạo từ thơng Hình 2.1: Ngun tắc tốc khép mạch qua lõi sắt cuộn độ kế loại từ trở thay đổi dây Cuộn dây đặt đối diện với đĩa cấu tạo vật liệu sắt từ (hình vẽ) dịch chuyển đĩa tạo gián đoạn mạch từ (do cấu tạo đĩa) từ trở lõi cuộn dây thay đổi cuộn dây có sức điện động cảm ứng mà tần số tỷ lệ với vận tốc quay đĩa Độ lớn sức điện động phụ thuộc vào tốc độ khoảng cách khe hở mà mạch từ tạo nên Nó giảm với khoảng cách tăng lên ngồi cịn phụ thuộc với tốc độ quay tốc độ bé sức điện động nhỏ phạm vi người ta gọi vùng chết đo b Cảm biến tốc độ loại quang học Cấu tạo (hình vẽ) Nguồn sáng Thấu kính Bộ phân tích quang Gồm nguồn sáng phân phân sinh quang diot quang Tranzitor quang Đĩa quay đặt hai phần tử Cấu Hình 2.2: Nguyên tắc cấu tạo chuyển đổi quang học tạo đĩa làm vật liệu suốt có mảng chắn ánh sáng gắn ngược lại đĩa làm vật liệu khơng cho ánh sáng chiếu qua chu vi đĩa người ta tạo (lỗ, khe) có khoảng cách theo chu vi Bộ phận phân tích nhận lượng ánh sáng điều khiển đĩa quay, tạo tín hiệu điện có tần số tỷ lệ với tốc độ quay biên độ độc lập với vận tốc Khoảng đo vận tốc phụ thuộc Một mặt số lần gián đoạn đĩa (số phần tử đánh dấu) Một mặt băng thông phân tích mạch điện kèm PHẦN II ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ A TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Động điện sử dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm so với loại động khác Hiệu suất cao, tác động nhanh, dễ dàng điều khiển tự động hoá, làm việc tin cậy, hệ thống cung cấp lượng tiện lợi kinh tế Chính mà hầu hết máy sản xuất truyền động động điện Các phần tử số hệ thống truyền động điện bao gồm Động điện: Chức biến đổi điện thành quay máy sản xuất Máy sản xuất: Là thiết bị khí thực chức theo cơng nghệ sản xuất Bộ biến đổi: Dùng để biến đổi nguồn điện lưới thành nguồn điện phù hợp với động Hệ thống điều khiển bảo vệ nhằm thực chức năng: Mở máy hãm máy thực chức hạn chế dịng điện mơmen động giới hạn cho phép với thời gian ngắn Điều chỉnh tốc độ động theo u cầu cơng nghệ địi hỏi Bảo vệ động tải ngắn mạch Lưới điện Bộ biến đổi Động điện Máy sản xuất Hệ thống điều khiển bảo vệ Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống truyền đồng điện Trong hệ truyền động điện cho hình ta xem xét tìm hiểu phương pháp điều khiển tốc độ cho động điện Nguyên lý làm việc tất máy điện quay dựa vào hai định luật điện tử r r r Định luật cảm ứng điện từ: Định luật Faraday e = B ^ l u r r r Định luật lực điện từ: Định luật Laplace f = i l ^ B Đó định luật động biến đổi thành điện Tuỳ theo cách tạo từ trường, kết cấu mạch từ dùng dây quấn mà ta có bốn loại động sau: Động không đồng Động đồng Động chiều Động xoay chiều có vành góp B PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN I NHỮNG CHỈ TIÊU CỦA HỆ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ ĐIỆN Điều chỉnh tốc độ truyền động điện dùng phương pháp tuý điện tác động lên thân hệ truyền động điện (nguồn động điện) để thay đổi tốc độ quay động điện Để đánh giá chất lượng hệ thống truyền động điện thường vào số tiêu kinh tế – kỹ thuật tiêu tính đến thiết kế định hệ thống truyền động điện Đó tiêu: 1.Sai số tốc độ Độ trơn điều chỉnh tốc độ Đai điều chỉnh tốc độ Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh đặc tính tải Chỉ tiêu kinh tế Các tiêu khác Tổn thất lượng điều chỉnh 1.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều 1.1.1 Phương trình đặc tính động điện chiều n= Eu U I − R− = Ce φ Ce φ M = CM.φ.Iư ⇒ n= U Ce φ R− M CM Ce φ Phương trình biểu diễn quan hệ tốc độ động với mômen quay động gọi phương trình đặc tính động n = f(M) Từ phương trình ta thấy động điện chiều việc thực thay đổi tốc độ động thực cách thay đổi đại lượng φ, U, Rư Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi φ áp dụng tương đối phổ biến, thay đổi liên tục kinh tế trình điều chỉnh hiệu suất η = coxtg điều chỉnh thực tác động lên mạch kích từ có cơng suất nhỏ so với công suất động Song dải điều chỉnh tương đối hẹp tốc dộ điều chỉnh lớn tốc độ định mức khơng phép tăng φ > φđm mắt khác bị hạn chế điều kiện khí khả đảo chiều Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách ghép thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để làm tăng Rư Phương pháp điều chỉnh tốc độ < tốc độ định mức kèm theo tổn hao lượng điện trở phụ dẫn đến làm giảm hiệu suất động điện Vì phương pháp áp dụng động điện có cơng suất nhỏ thực tế thường dùng cho động máy trực máy vận tải Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay cách thay đổi điện áp đựt vào phần ứng chúng cho phép điều chỉnh tốc độ quay dươiú tốc độ định mức động điện phương pháp không gây hao tổn động điện địi hỏi phải có nguồn riêng nên nguồn thay đổi điện áp Trên phương pháp để thực việc điều chỉnh tốc độ quay động điện Trên thực tế động điện chiều có chung nguyên lý cấu tạo dùng theo cách đấu nối khác mà ta có loại động có kích từ khác loại lại mang néta riêng khác Ta xét trường hợp cụ thể 2.1 Động điện chiều kích thích song song kích thích độc lập Với điều kiện U= constg It = constg Khi M Iư thay đổi từ thông φ động không thay đổi (bỏ qua phản ứng phần ứng) phương trình đặc tính động có dạng R− M K η = ηo (1) Nhìn vào phương trình đặc tính ta thấy đường đặc tính động chiều kích thích song song độc lập đường thẳng với độ dốc phụ thuộc vào giá trị Rư a Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông φ n Iư Ib n0-2 n0-1 n0 Rđch U = etc φ2 < φ1 φ1 < φđm φđm M Nếu tăng điện trở Rđc mạch kích từ với giá trị khác Rđc ta có Ib thay đổi Kết ta có họ đặc tính hình vẽ Các đường có no > no đm no = U K e φ độ dốc lớn độ dốc kho φ = φđm Khi đồ thị ta có đường đặc tính tự nhiên đường số no tốc độ không tải no = U Ce φ n no (1) nđm (1 - 2) (1 - 3) Mđm M (Iư) Từ phương trình đặc tính n= U Ce φ R− M = no CM Ce φ R− M K Ta thấy: để thay tốc độ động ta thực phương pháp sau a Phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng Rư Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay vùng tốc độ định mức kèm theo tổn hao lượng điện trở phụ làm giảm hiệu suất động điện Vì phương pháp áp dụng động điện có cơng suất nhỏ thực tế thường dùng động điện máy trục Khi ta có họ đặc tính nằm phía dươid đường (1) (1-2), (1-3) Nếu ghép thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Khi ta có phương trình đặc tính sau: n = no (R − ) + Rf M U b Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng Nếu ta nói thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng biểu thức (1) trở thành n = no (R − ) + R f M Q (2) Biểu thức (2) biểu thị đặc tính động U = Ctc n tc Ib = C no Rf = Từ ta thấy: Rf1 Khi Rf = đường đặc tính Rf2 tự nhiên Khi Rf lớn dẫn đến độ dốc Mđm lớn no khơng thay đổi M Rf3 Trên hình vẽ biểu diễn đường đặc tính khơng điều chỉnh Rf = Khi Rf1 < Rf2< Rf3 c Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện áp n Bộ biến đổi điện áp Ikt = etc no n01 n02 n03 Uđm Uđc1 Uđc2 Uđc3 Mđm M Phương pháp áp dụng động điện kích thích độc lập động điện kích thích song song làm việc chế độ kích thích độc lập Việc cung cấp điện áp điều chỉnh cho động từ nguồn độc lập thực kỹ thuật cách sử dụng biến đổi để tạo nguồn độc lập máy phát – động khuyếch đại từ – động biến đổi điện tử … Điều khiển phương pháp không làm thay đổi độ cứng đường đặc tính không cho phép điều chỉnh tốc độ lớn tốc độ định mức Vì Uđm ≥ Uđc mà thơi Uđm > Uđc1 > Uđc2 > Uđc3 2.1.2 Động điện chiều kích thích nối tiếp Iư It KT Động điện chiều kích thích nối tiếp dùng kích từ dịng phần ứng It = Iư = I Trong trường hợp không xét đến ảnh hưởng bão hoà mạch từ u2 u bỏ qua điện trở phần ứng Rư ta thấy n ≡ → M = Như n m đường đặc tính động điện chiều kích thích nối tiếp có dạng đường Hypecbol Tốc độ động tăng nhanh M giảm đạt tới giá trị lớn Mc = a Điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thơng φ Để điều chỉnh dịng kích từ động có kích từ nối tiếp U U (a) (b) U (c) U (d) Các phương pháp điều chỉnh tốc độ phương pháp thay đổi từ thông φ động kích từ nối tiếp a Mắc sau dây quấn kích thích b.Thay đổi dây quấn kích thích c.Mắc sau phần ứng động d Thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng b Điều chỉnh tốc độ phương pháp thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng (Hình vẽ d) phương pháp điều chỉnh tốc độ nhỏ tốc độ định mức kèm theo tổn hao lớn điện trở phụ nên làm giảm hiệu suất động nên phương pháp dùng c Điều chỉnh tốc độ động phương pháp thay đổi điện áp Phương pháp cho phép điều chỉnh tốc độ phạm vi tốc độ định mức không cho phép tăng điện áp định mức lại giữ hiệu suất cao khơng có điện trở phụ tham gia điều chỉnh phương pháp thực cách phối hợp nối song song nối tiếp hai động có thơng số kỹ thuật dùng đến băm điện áp chiều để tạo giá trị điện áp bình dặt vào động thay đổi 1.3 Điều chỉnh tốc độ động động kích thích hỗn hợp Động điện chiều kích từ ngồi việc sử dụng nối tiếp, song song hay độc lập KTnt U người ta chế tạo loại gồm hai thành phần kích từ vừa song song độc lập vừa nối tiếp (hình vẽ) KTss Trong trường hợp cuộn kích từ nối tiếp hầu hết sử dụng đóng vai trị bù mục đích để tăng độ cứng đặc tính cịn q trình làm việc chế độ từ không tải tải nhỏ không tham gia Vậy phương pháp điều chỉnh tốc độ động kích từ loại giống động kích từ song song kích từ độc lập đặc tính cứng đồng thời khơng phải đường thẳng độc lập song song n Đường (1) ứng với kích thích hỗn hợp bù Đường (2) ứng với hỗn hợp ngược Đường (3) ứng với kích thích song (2) (3) (1) M 2.2.1 Điều chỉnh tốc độ động không đồng Tốc độ động điện không đồng là: n = n1(1 S ) = 60 f (1 S ) p (vßng/phót ) Trong đó: n1 = 60 f tốc độ từ trường quay p P số cặp cực dây quấn stato n n S hệ số trượt S = n1 Nhìn vào biểu thức ta thấy: Với động điện khơng đồng roto lồng sóc điều chỉnh tốc độ động cách thực thay đổi - Tần số dòng điện stato - Thay đổi số đôi cực p stato - Thay đổi điện áp cấp vào stato để thay đổi hệ số trượt Nói chung tất phương pháp thực stato Đối với roto dây quấn thường điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở roto để thay đổi hệ số trượt S việc thực phía roto Điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số Việc thay đổi tần số f dòng điện stato thực độ biến đổi tần số Như ta biết từ thông φmax tỷ lệ thuận với tỷ số U1/f nên thay đổi tần số người ta muốn giữ cho φmax khơng thay đổi để mạch từ máy tình trạng định mức Muốn phải điều chỉnh đồng thời tần số điện áp Việc giữ cho tỷ số U1/f = Ctc thực f < fđm Khi f > fđm ta giữ cho U = Uđm để đảm bảo cho dây quấn Khi φmax giảm Mmax giảm nhiều n f > fđm fđm f < fđm M 2.2.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực Số đôi cực từ trường quay phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn stato việc thực phương pháp người ta - Đổi nối cách đấu dây stato từ Y – YY sao/saokép từ Δ/YY biến số cặp cực P P = → P = từ P = → P = - Quấn nhiều dây có số cặp cực khác stato dây làm việc độc lập với theo phương pháp số cấp tốc độ không theo quan hệ 1:2 mà → → P P = P = … Nói chung phương pháp việc điều chỉnh nhảy cấp có ưu điểm độ cứng đường đặc tính giữ nguyên n p=1 p=2 M 2.2.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato Phương pháp thực việc giảm điện áp Khi giảm điện áp đường đặc tính M = f(s) thay đổi hệ số trượt thay đổi dẫn đến tốc độ thay đổi 2.2.4 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch roto động roto dây quấn Thay đổi điện trở dây quấn roto thực n cách mắc biến trở ba pha vào mạch roto Biến trở điều chỉnh tốc độ trường hợp phải làm việc lâu dài nên phải có cơng suất kích thước tường Mđm M đối lớn họ đường đặc tính động khơng đồng roto dây quấn hình vẽ Ta thấy Rđch tăng dần đến n giảm Phương pháp thường áp dụng cho truyền động hệ thống máy nâng tải khởi động có Mkhởi động điều chỉnh được, thường người ta vận dụng tốc độ thấp Stới hạn = nên có MKĐ = Mmax III ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ - Động đồng ba pha trước thường dùng cho hai loại truyền động không điều chỉnh tốc độ, công suất lớn tới hàng trăm kW, trí đến hàng MW hệ truyền động máy nén khí, bơm nước, quạt gió, máy nghiền,… Tốc độ quay động tính biểu thức ωb = 2.π f s ρ Trong đó: fs tần số nguốn cung cấp p số đơi cực động Nhìn vào biểu thức ta thấy việc điều chỉnh tốc độ quay cho động điện đồng thực thay đổi tần số nguồn cung cấp mà Ngày phát triển mạnh mẽ công nghiệp điện tử điện tử công suất lớn Động đồng nghiên cứu ứng dụng nhiều công nghiệp loại dải công suất từ vài trăm W đến hàng MW Vậy phương pháp điều chỉnh tốc độ động đồng biến đổi nguồn cung cấp cho có tần số thay đổi C HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ BIẾN ĐỔI I HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển bao gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số cơng nghệ Ngồi cịn có thiết bị đóng cắt đáp ứng cho cơng nghệ người vận hành Đồng thời có số hệ truyền động có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác dây chuyền sản xuất Tuỳ theo tính chất điều khiển mà hệ điều khiển phân - Điều khiển tay (trực tiếp) từ người vận hành Phương pháp việc điều khiển hoàn toàn người vận hành tự đặt thông số tốc độ, thời gian phương pháp mà hệ truyền động đáp ứng Thơng qua khí cụ đóng cắt cấu điều khiển rơle, công tắc tơ, nút ấn,… - Phương pháp điều khiển bán tự động Đó hệ truyền động kín có trợ giúp hệ thống điều khiển - Điều khiển tự động Hệ thống tự động thực việc điều chỉnh tốc độ theo yêu cầu công nghệ với chương trình định sẵn II BỘ BIẾN ĐỔI Bộ biến đổi có nhiệm vụ nhận lượng điện từ lưới điện cơng nghiệp sau biến đổi thành lượng điện mà có thơng số dịng điện, điện áp, cơng suất tần số điều chỉnh phù hợp với phương pháp điều chỉnh tốc độ động Tuỳ theo đặc điểm, tính chất biến đổi mà ta có loại sau Các biến đổi không liên tục Đối tượng điều khiển khơng mang tính lên tục mà thành lập việc chuyển đổi phân cấp để ghép nối điện trở, điện kháng tham gia vào mạch điều chỉnh tạo cấp tốc độ khác cách thay đổi đấu nối mắc song song sang nối tiếp từ Δ - YY,… Để thực phương pháp chủ yếu mạch điện sử dụng khí cụ đóng cắt có cơng suất vừa lớn, điện trở công suất lớn điện kháng,… Các biến đổi liên tục Trong hệ truyền động động yêu cầu điều chỉnh tốc độ phạm vi rộng, trơn trượt vơ cấp địi hỏi độ xác cao, khả ổn định tốc độ tốt hầu hết sử dụng phương pháp Hệ truyền động (máy phát – động cơ) chiều, máy phát xoay chiều, máy điện khuyếch đại từ trường quay Bộ biến đổi dựa theo nguyên tắc điện từ hệ khuyếch đại từ, cuộn kháng bão hoà Bộ biến đổi điện tử: Chỉnh lưu bán dẫn, chỉnh lưu có điều khiển, biến tần tranzitor, biến tần tiristor MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ PHẦN THỨ NHẤT: ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN Trang I Khái niệm chung việc đo tốc độ động Mô tả dụng cụ tốc độ Nguyên lý làm việc thiết bị 3 Hệ thống đo lường 3.1 Hệ thống đo lường dạng tương tự 3.2 Hệ thống đo lường dạng số II Phân tích chức khối hệ thống 2.1 Cảm biến đo tốc độ 2.1.1 Cảm biến đo tốc độ quay loại điện từ a Tốc độ kế điện từ loại điều chỉnh b Cảm biến điện từ loại AC 2.1.2 Cảm biến đo tốc độ loại xung số a Cảm biến từ trở thay đổi b Cảm biến tốc độ loại quang học PHẦN THỨ HAI: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ A TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 11 B PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 12 I Những tiêu hệ điều chỉnh tốc độ với động điện 12 1.1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều 13 1.1.1 Phương trình đặc tính động điện chiều 13 2.1 Động điện chiều kích thích song song kích thích độc lập 14 a Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông φ 14 b Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 15 c Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện áp 16 2.2 Động điện chiều kích thích nối tiếp 17 a Điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thông φ 17 b Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 18 c Điều chỉnh tốc độ động thay đổi điện áp 18 3.1 Điều chỉnh tốc độ động động kích từ hỗn hợp 18 Điều chỉnh tốc độ thay đổi tần số 19 1.1 Điều chỉnh tốc độ phương pháp thay đổi số đôi cực 20 1.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp cung cấp cho stato 21 1.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch roto động roto dây quấn 21 III Điều chỉnh tốc độ động đồng 21 C HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ BIẾN ĐỔI 22 I Hệ thông điều khiển 22 II Bộ biến đổi 22 Các biến đổi không liên tục 23 Các biến đổi liên tục 23 ... loại động sau: Động không đồng Động đồng Động chiều Động xoay chiều có vành góp B PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN I NHỮNG CHỈ TIÊU CỦA HỆ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ ĐIỆN Điều chỉnh. .. biến tốc độ loại quang học PHẦN THỨ HAI: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ A TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 11 B PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 12 I Những tiêu hệ điều chỉnh. .. chỉnh tốc độ truyền động điện dùng phương pháp tuý điện tác động lên thân hệ truyền động điện (nguồn động điện) để thay đổi tốc độ quay động điện Để đánh giá chất lượng hệ thống truyền động điện