Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH CỦA HỆ THỐNG

XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH CỦA HỆ THỐNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang



Trang bị điện







I . Ý nghĩa

Việc xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống (HT) nhằm kiểm tra độ cứng

đặc tính cơ có đảm bảo độ sụt tốc độ hay khơng. Qua đó xây dựng mơ hình mơ

tả q trình diễn biến của chế độ làm việc, đánh giá chất lượng tĩnh của hệ

thống.

Xây dựng đặc tính tĩnh là xây dựng quan hệ giữa tốc độ và mơ men hoặc

dòng điện. Thơng thường người ta xây dựng quan hệ n=f(I) vì dòng điện phản

ánh trực tiếp chế độ tải của động cơ. Khi xây dựng các quan hệ này, do các hệ

thống đều có tính phi tuyến nên ta đưa ra các giả thiết sau:

+ Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với mạch từ chưa bão hoà.

+ Điện trở phần ứng động cơ khơng thay đổi trong suốt q trình làm

việc.

+ Hệ số khuyếch đại của bộ khuyếch đại là hằng số.

+ Tiristor là phần tử khơng qn tính.

+ Dòng điện tải (tức dòng chỉnh lưu) là liên tục.

Với giả thiết trên ta xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống với trạng thái

dòng và áp là liên tục. Ta chỉ xây dựng cho BBĐ làm việc ở hành trình thuận

còn hành trình ngược thì lấy giá trị ngược lai. Có nghĩa là đặc tính của hành

trình thuận nằm ở góc phần tư thứ I và thứ II, còn đặc tính của hành trình ngược

nằm ở góc phần tư thư III và thứ IV.



2. Xây dựng đặc tính cơ của hệ thống :

a). Thành lập phương tình đặc tính cơ điện khi khâu ngắt chưa

tác động(chỉ có âm tốc độ)

u c®

(-)



k



ki



k







 95







n



Đồ án tốt nghiệp



Trang bị điện

cho lò Hồ quang

T s đồ nguyên lý ta có:

n=Eu.KD = (U - Iư.Rư).KĐ=(UđkI.K - Iư.Rư).KĐ=

=(Uđk..K.K - Iư.Rư).KĐ=[(Ucđ - .n).K.KI.K - Iư.Rư].KĐ

Do vậy ta có:

U cd . K



I u . Ru . KD



n = 1  . K  1  . K

Với K= K.KI.K.KĐ là hệ số khuyếch đại của hệ thống.



b). Thành lập phương trình đặc tính cơ khi cả 2 khâu cùng tác động

Khi khâu ngắt dòng tác động thì ban đầu khâu phản hồi âm tốc độ

vẫn làm việc trong vùng tuyến tính chứ chưa chuyển sang vùng bão hồ

ngay.

i ng

(-)



i







r

u cđ

(-)



k



(-)



ki



k







k Đ+





Phng trỡnh c tớnh c trong vựng ny cú dạng:

n=Uư.KĐ=(U - Iư.Rư).KĐ=

=(UđkI.K - Iư.Rư).KĐ=

=(Uđk..K.K- Iư.Rư).KĐ=

={[(Ucđ - .n).K - ng.(I-Ing)].KI.K - Iu.Ru}.KĐ

Do vậy:

n=



U cd . K ng .( I  I ng ). K I . K . K D  I u . Ru . K D



1  . K

1  . K



c). Thành lập phương trình đặc tính cơ điện khi chỉ có khâu âm dòng

tác động.



 96



n



§å án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang



Trang bị điện





i ng

(-)



i







r

u cđ



(-)



ki











k



n



Khi tín hiệu âm tốc độ đạt giá trị bão hồ thì lúc đó:

Uđk=Ubh

Trong hệ thống bấy giờ chỉ còn khâu âm dòng tác động.

Phương trình có dạng:

n=Eư.KĐ=(U - Iư.Rư).KĐ=

=(UđkI.K - Iư.Rư).KĐ=

={[(Ubh-ng.(I-Ing)].Ki.K-Iu.Ru}.KĐ



d) Xây dựng đường đặc tính cơ điện n=f(I)

Để xây dựng họ đặc tính của hệ thống ta chỉ cần xây dựng 2 đường đặc

tính giới hạn là được. Đường đặc tính có tốc độ cao nhất và đường đặc tính có

tốc độ thấp nhất. Hai đường này biểu diễn đầy đủ các chỉ tiêu của hệ thống như

dải điều chỉnh D, độ sai lệch tính S v.v..

(*) Xây dựng đường đặc tính cơ cao nhất

Tốc độ lớn nhất của động cơ (n max) thường được giới hạn bởi độ bền cơ

học của phần quay máy điện. Ở tốc độ này các bộ phận của động cơ chịu lực tác

động khá lớn nên nó dễ bị hư hỏng. Mặt khác động cơ trong hệ thống này là

động cơ điện một chiều kích từ độc lập nên tốc độ lớn nhất còn phụ thuộc vào

điều kiện chuyển mạch. Vì tốc độ lớn thì tia lửa phát sinh trên cổ góp chổi than

sẽ lớn quá mức cho phép và dễ bị mòn. Để đảm bảo tính an tồn cho hệ thống

thì tốc độ lớn nhất của động cơ ứng với tốc độ định mức là n max=nđm=1500v/p.

Và điện áp chủ đạo đầu vào bộ khuyếch đại là lớn nhất:

Ucđ=Ucđmax

Từ các phương trình đặc tính cơ thấy đường đặc tính cơ ở các vùng làm

việc đều là biểu diễn quan hệ bậc nhất giữa tốc độ và dòng điện, nên khi xây

dựng ta chỉ cần xác định hai điểm trên đặc tính là đủ.

-) Xây dựng đường đặc tính khi chỉ có khâu phản hồi âm tốc độ tác động

ở vùng này gọi điểm làm việc của hệ thống là điểm B. Điểm B có toạ độ

là (nđm, Iđm). Ta biết giá trị của nđm và Iđm nên toạ độ của nó: B(1500;18,4). Điểm

thứ hai cần xây dựng là điểm không tải lý tưởng có toạ độ là A(n0max,0).

Ta có:

ndm .(1  .K )  Ru .I dm .K D 1500.(1  0,0081.2235,4) 1,04.18,4.7,47

U cd max



K







97



2235,4



12,885



Đồ án tốt nghiệp



Trang bị ®iƯn

cho lß Hå quang

Mặt khác ta biết rằng tại điểm khơng tải thì giá trị dòng điện là bằng

khơng. Vì vậy ta có:

U cd max .K

12,885.2235,4



1507,4(v / p)

n0max = 1  .K 1  0,0081.2235,4



Vậy ta có:

A(1507,4; 0) ; B(1500; 18,4)

Từ hai điểm A, B ta xây dựng được đoạn đặc tính ở vùng khâu ngắt

chưa tác động.

-) Xây dựng đặc tính khi cả hai khâu cùng tác động:

Ở hệ thống này ta chọn giá trị dòng điện mà tại đó khâu ngắt bắt đầu tác

động là:

Ing=1,2..Iđm=1,2.18,4= 22,08 (A).

Và ta chọn giá trị dòng điện mà tại đó tốc độ bằng khơng là:

I?=2,5.Iđm=2,5.18,4= 46 (A)

Khi dòng phần ứng tăng đến giá trị I=I ng thì khâu phản hồi âm dòng bắt

đầu tác động. Lúc này khâu phản hồi âm tốc độ vẫn làm việc trong vùng tuyến

tính.

+ Gọi điểm C là điểm phân biệt giữa hai vùng khi khâu ngắt chưa tác

động và bắt đầu tác động. Tức là điểm C nằm trên cả hai vùng tác động. Ta có

toạ độ của điểm C là C(n ng, Ing). Thay Ing vào phương trình đặc tính cơ khi chỉ có

khâu phản hồi âm tốc độ tác động, ta xác định được nng:

U cd max .K  Ru .I ng .K D



12,885.2235,4  1,04.22,08.7,47



1498(v / p)

1  0,0081.2235,4



1  .K

nng max =

Như vậy ta xác định được toạ độ điểm C là:

C (1498; 22,08)

+ Gọi điểm D là điểm phân biệt giữa vùng tác động và vùng khơng tác

động (vùng bão hồ) của khâu phản hồi âm tốc độ. Như vậy toạ độ của D là:

D (nbhmax; Ibh)

Với hệ thống này ta chọn tốc độ tại thời điểm khâu ngắt bắt đầu tác động

cũng là tốc độ mà tại đó khâu phản hồi âm tốc độ đạt giá trị bão hoà. Như vậy có

nghĩa là toạ độ điểm D trùng với toạ độ điểm C.



-) Xây dựng đặc tính cơ ở vùng chỉ có khâu phản hồi âm dòng tác động:

Ta đã biết giá trị của nbhmax=nng=1498 (v/p), nên ta được:

Uđkbh=Ucđmax- .nbh=12,885 - 0.0081.1498=0,75 (V)

Chọn giá trị Ubh=14 (V) ta lại có:

U



14



bh

K = U 0,75 18,6

dkbh



98



Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang

K TG







Trang bị điện



7,56



KI = K 18,6 0,4



Thay KI vào phương trình:

n={[(Ubh- ng.(I-Ing)].Ki.K -Iu.Ru}.KĐ

Tại thời điểm I=Id, ta có:

{[(Ubh- ng.(I-Ing)].KI.K-Iu.Ru}.KĐ=0

U .K .K  I d .R



14.0,4.39,6  46.1,04



bh

I



u

ng = K .K .( I d  I )  0,4.39,6.(46  22,08) 0,458

I



ng



- Chọn giá trị UI=1 (V). Ta biết rằng tại thời điểm I=Ing thì tín hiệu điện áp

lấy trên điện trở cũng có giá trị 1(V). Gọi điện áp này là U I ta có quan hệ của nó

với dòng tải như sau:

UI=.I

Trong đó:

 là hệ số phụ thuộc tỷ số máy biến dòng, hệ số sơ đồ chỉnh lưu và hệ số

khuyếch đại của IC thuật toán

Ta có:

UIng=.Ing

cho nên: = UIng/Ing=1/22,08 = 0,0453

Hệ số khuyếch đại KI’ được tính là:

KI’=ng/ = 0,458/0,0453 = 10,11

Gọi điểm E là điểm mà tại đó tốc độ bằng khơng. Điểm E có toạ độ là

E(nd,Id) nên E(0; 46)

(*)Xây dựng đặc tính có thấp nhất:

- Xây dựng đặc tính cơ khi có khâu phản hồi âm tốc độ tác động:

Điểm làm việc ở đường đặc tính cơ này là B’(nđmmin; Iđm).

Ta đã biết phạm vi điều chỉnh của hệ thống là D=10/1 nên ta có:

nđmmin=nđm/D =1500/10=150

Do vậy toạ độ của điểm B’ là: B’(150; 18,4). Mặt khác ta có:

Ucdmin=



ndm min .(1  .K )  Ru .I dm .K D 150.(1  0,081 .2235,4)  1,04.18,4.7,47



1,35 (v)

K

2235,4

U



.K



1,35.2235,4



cd min

Nên: nodmmin = 1  .K 1 0,0081.2235,4 157,8 (v/p)



99



Đồ án tốt nghiệp



Trang bị điện

cho lò Hồ quang

Vy to im khụng ti lý tưởng là A’(157,9 ; 0)

- Xây dựng đặc tính cơ khi cả hai khâu cùng tác động:

thay Ucđ=Ucđmin vào phương trình đặc tính cơ ta có:

nngmin =



U cd min .K  I ng .Ru .K D

1  .K



1,35.2235,4  22,08.1,04.7,47



148,97 v/p

1  0,0081.2235,4



Vậy tọa độ điểm C’ là: C’(148,97 ; 22,08). Dựa vào biểu thức

Ta có: nbhmin =



U cd min  U dkbh 1,35  0,75



74,07 (v/p)



0,0081



- Xây dựng đặc tính cơ khi chỉ có khâu phản hồi dòng tác động:

Từ biểu thức:

n={[(Ubh- ng.(I-Ing)].KI.K -Iu.Ru}.KĐ

thay n=nbhmin vào ta có:

Ibh=



K I .K .K D .(U bh   ng .I ng )  nbh min

K I .K  .K D . ng  Ru .K D







0,4.39,6.7,47.(14  0,458.22,08)  74,07

0,4.39,6.7,47.0,458  1,04.7,47



= 44.85(A)

Vậy toạ độ điểm D’ là: D’(74,07; 44,85)

ở đoạn đặc tính này ta đã xác định được 1 điểm là D’. Bây giờ ta xác định

điểm E’ mà tại đó tốc độ triệt tiêu. Ta có:

n={[(Ubh- ng.(I-Ing)].KI.K - Iu.Ru}.KĐ

Cho n = 0, I = Id do vậy:

Id =



K I .K .(U bh   ng .I ng )

K I .K  . ng  Ru







0,4.39,6.(14  0,458.22,08)

46 (A)

0,4.39,6.0,458  1,04



Vậy toạ độ điểm E’ là E’(0; 46)

(*) Vẽ đặc tính cơ điện.

Từ toạ độ các điểm :

A ( 1507,4; 0)

A’ ( 157,8; 0)

B ( 1500; 18,4)

B’ (150 ; 18,4)

C ( 1498 ; 22,08)

C’ (148,97 ; 22,08)

D ( 1498 ; 22,08)

D’ ( 74,07; 44,85)

E ( 0; 46)

E’ (0 ; 46)

Ta vẽ được đường đặc tính cơ điện của hệ thng nh hỡnh v sau:



100



Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang



Trang bị điện







n

(v/ph)



B



A



A'

0



C



B'



A(0;1507.4)

B(18.4;1500)

C(22.08;1498)

E(46;0)



C'



A'(0;157.8)

B'(18.4;150)

C'(22.08;148.97)

D'(44.85;74.07)



D'

E





m Ing



I (A)



* Kim tra cht lng tĩnh

Kiểm tra chất lượng tĩnh là kiểm tra độ sụt tốc độ có đạt u cầu hay

khơng . Người ta chỉ ta rằng độ sụt tốc độ ở đường đặc tính cơ thấp nhất là lớn

nhất nên chỉ cần kiểm tra trên đường này là đủ.

Ta có:

S t%



=



n0 min  n0 dm ) 157,8  150



100% 4,94% < [ S ] =5%

t%

n0 min

157,8



vậy thoả mãn u cầu cơng nghệ.



 101



§å án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang







Trang bị điện



CHNG V

XẫT N NH V HIU CHNH H

THNG



102



Đồ án tốt nghiệp

cho lò Hồ quang







Trang bị điện



I) t vn

Truyn ng in cng như bất kỳ hệ thống nào khác có thể ổn định hoặc

không 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 khơng ổn định thì sau khi trạng thái cân bằng của

nó bị phá vỡ thì các đại lượng của nó sẽ tăng vơ 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 qn 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 không cần quan tâm đến quá 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 biến thiên năng lượng điện từ



 103



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH CỦA HỆ THỐNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×