Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG

XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang







Trang bị điện



I) t vấn đề

Truyền động điện cũng như bất kỳ hệ thống nào khác có thể ổn định hoặc

khơng ổn định. Một hệ thống ổn định nếu khi trạng thái cân bằng của nó bị phá

vỡ, hệ thống sẽ trải qua một quá trình quá độ nhất định rồi đạt tới trị số nhất định

mới. Ngược lại, khi hệ thống không ổn định thì sau khi trạng thái cân bằng của

nó bị phá vỡ thì các đại lượng của nó sẽ tăng vô hạn hoặc giảm về không mà

không thể lặp lại được trạng thái cân bằng mới. Đối với hệ thống TĐĐ người ta

chia làm hai khái niệm là ổn định tĩnh và ổn định động.

II) ổn định tĩnh

Khái niệm ổn định tĩnh được sử dụng khi sự chuyển biến của hệ từ trạng

thái này sang trạng thái khác, xảy ra tương đối chậm đến mức vai trò của các

khâu quán tính và điện cảm trong hệ thống khơng có nghĩa. Nói cách khác, trong

trường hợp này có thể bỏ qua tốc độ biến thiên năng lượng điện từ và động năng

tích luỹ trong hệ.

Do đặc điểm trên khi xét sự ổn định tĩnh ta căn cứ vào trạng thái làm việc

ban đầu và trạng thái cuối của hệ thống mà khơng cần quan tâm đến q trình

diễn biến trung gian giữa hai trạng thái.

Trong trạng thái ban đầu và trạng thái cuối cùng của hệ thống đều là trạng

thái xác lập và được xác định bởi sự tương quan giữa đặc tính cơ của hệ thống

và đặc tính tĩnh của máy sản xuất hay đặc tính của phụ tải. Ta biết rằng trong hệ

thống nếu hệ số góc của đặc tính cơ của hệ thống nhỏ hơn hệ số góc đặc tính

phụ tải thì hệ thống sẽ đảm bảo ổn định tĩnh.

III) ổn định động

Khái niệm này sử dụng khi có sự chuyển biến trạng thái của hệ thống xảy

ra một cách đột ngột, hoặc rất nhanh mà tốc độ bin thiờn nng lng in t



103



Đồ án tốt nghiệp



Trang bị điện

cho lò Hồ quang

hoc nng lng in c l khơng thể bỏ qua. Nghĩa là các khâu qn tính đóng

vai trò quan trọng trong sự làm việc của hệ thống. Một hệ thống được gọi là ổn

định nếu quá trình quá độ này tắt dần theo thời gian. Để khảo sát sự ổn định của

hệ thống ta thành lập sơ đồ cấu trúc, sau đó sử dụng các tiêu chuẩn xét ổn định

xem hệ thống có ổn định hay khơng.

- Nếu hệ thống đã ổn định thì phải nâng cao chất lượng của hệ thống.

- Nếu hệ thống chưa ổn định thì phải hiệu chỉnh hệ thống để cho nó ổn

định.



IV) Xét ổn định hệ thống

1)Thành lập sơ đồ cấu trúc và hàm truyền của hệ thống

Xét khi chỉ có phản hồi âm tốc độ tác động :

Ta có sơ đồ cấu trúc như sau:





Ucđ



(-)



W



WI



W







* Hàm truyền của động cơ:

Dạng của hàm truyền như sau:

KD



WD = T .T .P 2  T .P  1

E M

M

Trong đó: KĐ = 7,47, là hệ số khuyếch đại của động cơ.

Lu



0,0454



TƯ = R  1,04 0,0436(s)

u

TE: là hằng số thời gian điện từ động cơ.

TM =



GD2 . Ru

375. KE . K M



TM: là hằng số thời gian điện cơ.

Với GD2 = 0,15 (kg.m2), gọi là mô men vô lăng.

KE = 1/KD = 1/7,47 = 0,134

KM = 9.95.KE = 9,95.0,134 = 1,28



 104



§å án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang

TM =



Trang bị điện







0,15.1,04.7,47

0,0024 (s)

375.0,134.9,55



* Hàm truyền của BBĐ:

Nó có dạng sau:

K



39,6



WBBĐ = T .P  1  0,0033.P  1



Với K = 39.6 là hệ số khuyếch đại của BBĐ.

T là hằng số thời gian của BBĐ.

1



1



T = m. f .2  6.50 0,0033(s)

Với: m = 3 là số lần đập mạch của điện áp chỉnh lưu trong một chu kỳ.

f = 50 (Hz) là tần số lưới điện.

*Hàm truyền của khâu khuyếch đại:

W = K = 18,6

WI = KI = 0,4

Từ sơ đồ cấu trúc ta có sơ đồ đơn giản như sau :



Uc®

(-)



Wtd2



n







39,6



7,47



Với Wtđ2= W .WI. WBBĐ . WD = 18,6.0,4. 0,0033P  1 . 0,0001P 2  0,0024P  1

Hàm truyền của hệ thống là :

39.6

KD

.

2

Wtd 2

0,0033P  1 0,0001.P  0,0024.P  1

18,6.

WHT =

39,6

KD

1  . ¦ Wtd 2

1  0,0081.18,6.0,4.

.

2

0,0033P  1 0,0001.P  0,0024.P  1

0,4.



B( p)



2200,84



= 0,345.10 6 P3  0,113.10 3 P 2  5,7.10 3 P  17,83 = A( p)

2)Xét ổn định hệ thống .

Ta xét ổn định theo tiêu chuẩn Routh.

Từ phương trỡnh trng thỏi ca h



105



Đồ án tốt nghiệp



Trang bị ®iƯn

cho lß Hå quang

A(p) = 0,345.10 6 P3  0,113.10 3 P 2  5,7.10 3 P  17,83 ta có bảng Routh như

sau :

a0

a1

b0

b1



a2

a3

b2



trong đó :

a0 = 0,345.10  6



a2 = 5,7.10  3

a3 = 17,83



a1 = 0,113.10  3

a0



a2



b0 = - a1 a3

a1







a1 .a2  a0 .a3 = -0,97.10  3

a1



vì b0 < 0 nên theo tiêu chuẩn Routh ta thấy hệ thống không ổn định ta cần

hiệu chỉnh hệ thống .

3)Hiệu chỉnh hệ thống

a)Tìm hàm truyền của hệ thống hiệu chỉnh dòng điện (Bỏ qua s.đ.đ

của động cơ) .

Trong trường hợp hệ thống dòng điện có hằng số thời gian cơ học rất lớn ,

lớn hơn hằng số thời gian điện từ của mạch phần ứng thì có thể coi s.đ.đ của

động cơ khơng ảnh hưởng tới q trình điều chỉnh của mạch vòng dòng điện

(E = 0)



uv



WhcI



1

r 1t p



Wbb®





Biến đổi tương đương ta có :



 106



i (p)



Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang







WhcI



1/



Wbbđ







Trang bị điện



1

r 1t p



i (p)



Từ sơ đồ ta có:

1



W01 = . WBBĐ . Ru (1  Tu .P) =

39,6



1



=0,0453. 0,0033P  1 . 1,04(1  0,04365P) =



17,25



= (0,0033P  1)(0,04365 P  1)

Theo phương pháp mơđun tối ưu ta có:

Wtu ( P )

1

WhcI = W ( P)[1  W ( P)] Với hàm Wtu =

01

tu

2 2 P 2  2P  1



Ta có hàm hiệu chỉnh là:

1



Wtu ( p )



WhcI = W ( p)[1  W ( p)] = W 2. .P(1   .P)

01

tu

C

=



(0,0033 P  1)(0,04365 P  1)

17,5.2. .P(1   .P )



Để chọn  ta dựa vào công nghệ và hệ thống cũ theo hai góc độ :

+)  là hệ số thời gian của hệ sau hiệu chỉnh . Vì vậy nó quyết định thời

gian q độ của hệ .Vì vậy ta chọn  càng nhỏ càng tốt

+) Mặt khác ta mong muốn thiết bị đưa vào hiệu chỉnh càng đơn giản

càng tốt . Vì vậy nên chọn  trùng với hằng số thời gian nào đó của hệ cũ cho

giản ước được

Thường chọn  



tp

6



và trùng với hằng số thời gian của hệ cũ .



Ta chọn  = 0,0033(s) . Ta cú :



107



Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang



Trang bị điện







0,04365P 1



WhcI = 17,5.0,0033.2.P = 8,78



0,04365 P  1 0,04365 P  1

= 0,11385 P

P



Đây là khâu tích phân tỉ lệ .Ta có sơ đồ nguyên lý của khâu hiệu chỉnh

như sau:

r2

c2

r1

uv



ic



ur



Ta có hàm truyền của mạch :

W=



1



1

R C P 1

C2 P = 2 2

đồng nhất với WhcI ta có:

R1C 2 P

R1



R2C2 = 0,04365

R1C2 = 0,11385

0,11385

= 11385 ().

10.10 6

0,04365

R2 =

=4365 ().

10.10  6



Chọn C2 = 10(F) , ta có : R1 =



b) Hàm truyền của hệ thống hiệu chỉnh tốc độ .

Khi đã hiệu chỉnh ở mạch ở mạch vòng dòng điện thì ta có hàm truyền là :

1



1



WKI =  . 2 2

2. P  2. .P  1

Sơ đồ cấu trúc mạch vòng tốc độ :

u c®

(-)



k



1





1

21P+2 P+1

2



r ®

t Mp



2





Ta có sơ đồ hiu chnh :

108



n



Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang



u cđ



1/



(-)







w hc



1











Trang bị điện



1

21P+2 P+1



r đ

t Mp



2 2



T s ta có:

W02 =



1







Ru  .K D

1

.

2. P  2. .P  1 TM P

2



2



Vì  = 0,0033(s) là khá nhỏ nên ta bỏ qua lượng 2. 2 .p 2

Vậy ta có:

.Ru  .K D

0,0081.1,04.7,47

W02=

= (2.0,0033P  1)0,0024.P.0,0453

 (2. .P  1)TM P

0,063



= 0,0001(0,0066 P  1) P

Theo phương pháp môđun tối ưu ta có :

1

(0,0066 P  1) P

Whc(P) =

=

W02 ( P )2. 1 .P (1   1 P ) 629,3.2. 1 .P (1   1 P )

Ta chọn  1 =0,0066 .Vậy ta có:

1



Whc(P) = 629,3.2.0,0066 = 0.12

Ta chọn khâu hiệu chỉnh là khâu tích phân tỉ l vi s nh sau :



r3

r4

ur



uv



ic



109



n



Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang







Trang bị điện



Ta cú :

R4



Whc = R = 0,12

3

Chọn R3 = 1000 (), từ đó ta có R4 = 0,12.1000 =120 ().



CHNG VI



110



Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang







Trang bị điện



THUYT MINH S NGUYấN Lí HỆ

THỐNG



*Giới thiệu chung

IV.1 - Mạch động lực.

1- Máy BA động lực:

BA cung cấp nguồn điện cho BBĐ được nối theo sơ đồ Y/Y ,có tác dụng

tạo ra giá trị điện áp thứ cấp phù hợp yêu cầu phụ tải, hạn chế dòng điện ngắn

mạch, giảm tốc độ tăng dòng trong các van và cải thiện chất lượng dòng điện

nhờ tính cảm kháng của các cuộn dây.

2- BBĐ gồm 2 tổ van đấu song song ngược: Nhóm anốt chung có T4, T5,

T6 nhóm Katơt chung gồm có T1,T2,T3. Bộ biến đổi làm việc trong sơ đồ

chỉnh lưu hình tia 3 pha có đảo chiều. Khống chế sự làm việc của 2 nhúm van



111



Đồ án tốt nghiệp



Trang bị điện

cho lò Hồ quang

bằng phương pháp điều khiển độc lập .Khi một tổ van làm việc ở chế độ chỉnh

lưu, thì tổ van còn lại sẽ khơng làm việc.

3 - Cuộn kháng CK mắc nối tiếp với mạch phần ứng động cơ để san bằng

điện áp sau chỉnh lưu, cải thiện chất lượng dòng và áp.

4 - Động cơ Đ là động cơ 1 chiều kích từ độc lập, nhận điện áp mơt chiều

từ BBĐ biến đổi thành cơ năng quay cơ cấu nâng hạ điện cực. Tuỳ theo điện áp

đặt vào phần ứng động cơ mà động cơ quay thuận hay quay ngược.

IV.2 - Mạch điều khiển.

1- Dòng điện hồ quang: Được lấy từ phía thứ cấp BA lò được biến đổi

qua máy biến dòng xuống giá trị thích hợp. Tín hiệu này được chỉnh lưu qua A 8,

A9 đưa đến đầu vào A của khối kém nhạy. Đồng thời tín hiệu dòng lấy ở đầu ra

của A9 được đưa tới đầu vào của khâu bảo vệ ngắn mạch sự cố. Dòng hồ quang

thay đổi theo chiều dài ngọn lửa hồ quang, nó bằng 0 khi mất hồ quang và đạt

cực trị khi ngắn mach hồ quang .

2 - Điện áp hồ quang : Được lấy từ thứ cấp BAL qua máy biến điện áp

đo lường ,rồi được chỉnh lưu qua A 10, A11 ,rồi được đưa tới đầu vào B của khâu

kém nhạy .Ngồi ra nó được đảo dấu qua A 16 đưa đến 1đầu vào của khâu đặt

cơng suất lò . Trong q trình nấu thép cần có các giá trị Uhq khác nhau.



3 - Vùng kém nhạy

Là giá trị đặt trước có khả năng thay đổi theo cấp từ 010% giá trị định

mức của tín hiệu điều khiển. Khi hiệu số giữa dòng và áp hồ quang có sự sai

khác với giá trị đã đặt trước của khối không nhạy thì tín hiệu điều khiển U đk  0

và tín hiệu này gây ra sự dịch chuyển của động cơ nâng hạ điện cực.

4-Khâu tổng hợp và khuếch đại trung gian

Khâu tổng hợp và khuếch đại trung gian có nhiệm vụ tổng hợp và khuếch

đại các tín hiệu phản hồi từ động cơ và từ điện cực của lò HQ to ra tớn hiu



112



Đồ án tốt nghiệp



Trang bị điện

cho lò Hồ quang

Uk a ti mch so sỏnh để điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ truyền

động.

IV.3 - nguyên lý hoạt động.

Sau khi đã thực hiên xong việc nạp liệu, thực hiện đóng điện cho các thiết

bị

Đóng 1MC để cấp điện cho biến áp lò.

Đóng 4MC để cho MBA lò làm việc ở chế độY/  cho đến khi q trình hồn

ngun thì ấn 3MC để MBA lò làm việc ở chế độY/Y.

Đóng Aptơmat để cấp điện cho BBĐ.

Sau khi luyện khoảng 15 phút thì ấn 2MC để loại kháng ra khỏi cuận sơ cấp BA

lò.

Hệ thống này có thể làm việc bằng tay hoặc tự động. Công suất hồ quang theo

giá trị đặt tự động mồi lại hồ quang khi mất hồ quang và loại trừ ngắn mạch làm

việc, khi xảy ra ngắn mạch.

Tự động mồi lại hồ quang khi khởi động :Giả điện cực chưa tiếp xúc với kim

loại khi đó Uhq đạt giá trị cực đại còn Ihq = 0  U = aIhq – bUhq  0 và có giá

trị lớn dẫn tới động cơ sẽ quay với tốc độ tương đối lớn để nối điện cực. Khi 2

trong 3 điện cực tiếp xúc với kim loại thì xảy ra ngắn mạch 2 pha. Lúc này hồ

quang lớn và điện áp hồ quang bằng không làm cho U = aIhq  0 và có giá trị

lớn để nâng điện cực nhanh ra khởi kim loại làm xuất hiện hồ quang. Khi điện

cực tách khỏi kim loại và được nâng dần lên thì dòng hồ quang sẽ giảm suy ra U

giảm dần theo để làm cho tốc độ động cơ giảm dần. Qúa trình nâng điện cực sẽ

chậm lại để tránh hiện tượng trượt hồ quang và khi điện cực nâng lên một giá trị

nào đó theo giá trị đặt thì U = 0 và hệ thống đạt giá trị cân bằng, động cơ sẽ làm

việc ngừng dịch chuyển điện cực và hồ quang sẽ cháy ổn định.

Tự động loại trừ ngắn mạch : Giả sử hệ thống đang làm việc mà vì lý do nào đó

(ví dụ như liệu đổ vào điện cực) làm xuất hiện ngắn mạch làm việc. Khi đó Uhq

= 0 ,U = aIhq rất lớn làm nâng nhanh điện cực như đã nói ở phần trên.



 113



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×