Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

Tải bản đầy đủ - 0trang

+) Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông Ф.

+) Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá tri điện áp phần

ứng

2.1. Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch

.

phần ứng

Giả thiết U = Udm = const. Muốn thay đổi giá trị điện trở mạch phần

ứng bằng cách mắc thêm một điện trở phụ R f thì tốc độ động cơ sẽ thay

đổi theo. Vậy phương trình đặc tính cơ lúc này sẽ là:

=



-



.M



Ta thấy rằng khi thay đổi giá trị điện trở

-



thì tốc độ sẽ thay đổi theo.



Xét đặc tính cơ của động cơ điện một chiều khi mắc Rf vào mạch

điện phần ứng như sau:



Hình 2.6: Đặc tính cơ động cơ điện một chiều thay đổi giá trị điện

trở phụ.

Ta có:

Trong đó:



=



-



M=



-



– là tốc độ không tải.

– là độ sụt tốc độ.



-



Theo đường đặc tính ta có

=



M



=



M



=



M



Ta giả thiết U, Ф, Iư là những hằng số. Do vậy nên mômen M cũng là

hằng số. Mặt khác, vì

-



<



<



Độ cứng đặc tính cơ tự nhiên:



nên ta có :

=



<

=



<



.



=



=



=

=

Vậy



>



>



.



Nhận xét:

-



Nếu ở cùng một giá trị mơ men cản Mc thì độ sụt tốc độ sẽ càng lớn nếu điện trở

của mạch phần ứng càng lớn và làm cho tốc độ động cơ bị suy giảm, đồng thời

làm cho độ cứng đặc tính cơ càng giảm, tức là đặc tính cơ càng dốc. Dựa vào

đặc tính cơ ta thấy, tốc độ làm việc ω2, ω3 ở các đường đặc tính điều chỉnh nhỏ

hơn tốc độ ωdm trên đường đặc tính cơ tự nhiên. Vậy tốc độ truyền động chỉ

được điều chỉnh về phía dưới, tức là tốc độ điều chỉnh nhở hơn tốc độ định

mức.



-



Hiệu suất của phương pháp này thấp.

Ta có:



=



Mặt khác ta có:



=



.



=



.



=



.



Theo giả thiết ở trên ta có U, Ф, Iư , MC là những hằng số và là những đại lượng

định mức.

Nên ta có:

=

Suy ra



>



>



=



=



.



= const



, vậy khi điều chỉnh theo phương pháp này sẽ khơng kinh tế, do



đó tổn hao trên các điện trở phụ nên làm cho hiệu suất của thiết bị giảm. Vì vậy nên

phương pháp này trong thực tế ít sử dụng.

2.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thơng của cuộn dây kích từ.

Giả thiết U =

đổi dòng điện kích từ



= const và



. Ta có phương trình đặc tính cơ như sau:

=



Trong đó:



= const. Muốn thay đổi từ thơng thì ta phải thay

-



- là tốc độ không tải,

– là độ sụt tốc độ,



M=



-



= var

= var



Ta có đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi từ thơng mạch kích từ như sau:



Hình 2.7: Đặc tính cơ động cơ điện một chiều thay đổi từ thông kích từ.

Đường (1) là đường ứng với khi Ф1 = Фđm

Đường (2) là đường ứng với khi Ф2 < Ф1 = Фđm

Theo đường đặc tính cơ ta có:

=



=



=



=

-



Độ cứng của đặc tính cơ:

=



=



= var



Do cấu trúc của máy điện nhất định nên cuộn dây kích từ chỉ chịu được dòng kích

từ định mức, do vậy thực tế chỉ sử dụng phương pháp điều chỉnh giảm từ thông( Ф <

). Khi ta cho giảm từ thơng thì lúc đó tốc độ khơng tải sẽ tăng lên.

Nhận xét:

-



Đặc tính điều chỉnh theo từ thơng Ф có độ cứng càng giảm xuống nếu như ta

càng giảm từ thơng , tức là đặc tính cơ càng dốc. Nghĩa là tốc độ thì sẽ tăng vọt

còn mơmen thì giảm nhanh, làm cho hệ số q tải giảm. Vì vậy làm cho động

cơ làm việc kém ổn định.



-



Việc điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp giảm từ thơng khơng phù

hợp với những tải có mơmen là hằng số



= const). Vì



=



.Ф.I = const.



Do vậy khi Ф giảm thì làm cho I tăng lên gây phát nóng động cơ.

-



Giải điều chỉnh của phương pháp này cũng bị hạn chế bởi tốc độ cao nhất của

động cơ , khi tốc độ cao q thì có thể làm hỏng phần quay của động cơ do lực

li tâm lớn.



2.3. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện áp

phần ứng.



Giả thiết Ф =



= const, khi ta thay đổi giá trị điện áp phần ứng thì ta có tốc độ



khơng tải lí tưởng cũng thay đổi theo. Do cấu trúc cuộn dây phần ứng chỉ chịu được

điện áp



nên thực tế chỉ sử dụng phương pháp điều chỉnh giảm điện áp phần ứng.

Tốc độ không tải và độ sụt tốc độ:



`



=

=

-



= var.

M = const.



Đặc tính cơ



Hình 2.8: Đặc tính cơ động cơ điện một chiều thay đổi điện áp mạch phần ứng.

-



Độ cứng đặc tính:

=



= const.



Khi giảm điện áp phần ứng động cơ thì ta được một họ đặc tính cơ song song nằm

về phía dưới đặc tính cơ tự nhiên. Và khi giảm điện áp phần ứng thì tốc độ động cơ

giảm xuống tương ứng với một phụ tải nhất định.

Nhận xét:

-



Các đặc tính cơ nhân tạo có độ dốc khơng đổi tức là



-



chỉnh được ổn định tương đối.

Phương pháp này có thể điều chỉnh được vô cấp tốc độ.



-



Dải điều chỉnh tốc độ của phương pháp này rất lớn.



-



Phương pháp này có thể tự động hóa mạch điều khiển và mạch động lực và có

thể làm việc ở cả 4 góc phần tư của đồ thị đặc trưng cơ.



-



Hiệu suất của phương pháp này tương đối cao và giống nhau ở các đường đặc

tính do khơng có tổn hao trên điện trở.



= const nên tốc độ điều



PHẦN II.

MƠ TẢ TỐN HỌC CHO ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN.

1.

Mơ hình tốn học của hệ thống điều khiển tự động.

Để khảo sát hệ điều khiển tự động ( hệ gia cơng qui luật biến đổi tín hiệu) bắt buộc

phải tìm quy luật biến đổi hàm do đó ta phải sử dụng cơng cụ tốn học. Muốn vậy ta

phải chuyển đổi từ hệ điều khiển thực cho bởi mơ hình nào đó (sơ đồ ngun lý, sơ đồ

lắp ráp,...) sang mơ hình mơ tả bằng tốn học, đó gọi là mơ tả tốn học cho hệ điều

khiển. Khi chuyển mơ hình phải thoả mãn các u cầu sau:

-



Phải mô tả hệ là hệ điều khiển ( hệ gia cơng tín hiệu).



-



Khá chính xác nhưng dễ áp dụng.



- Có tính tổng quát: áp dụng được cho những hệ điều khiển với mục đích nhau và

nguyên lý làm việc khác nhau.

Để thỏa mãn các yâu cầu trên, trong điều khiển thường dùng các mơ hình tốn

- Phương trình vi phân: không gian hàm gốc.

- Sơ đồ cấu trúc và hàm truyền đạt: khơng gian tốn tử Laplace.

- Hệ phương trình trạng thái: không gian trạng thái.

1.1. Mô tả hệ điều khiển tự động bằng phương trình vi phân.

Mơ hình một phần tử trong hệ tự động như hình vẽ:



Để mơ tả quá trình động học xảy ra trong phần tử người ta thường dùng phương

trình vi phân tuyến tính với dạng tổng quát như sau:

+ ...+

Trong đó:



+



=



+ ... +



+



n



-bậc vi phân cao nhất của lượng ra.



m



-bậc vi phân cao nhất của lượng vào(m ≤ n).

,



-là các hệ số.



Để tìm nghiệm y(t) = f[u(t)] ta phải giải phương trình vi phân trên. Nhận thấy đây

là phương trình vi phân khơng thuần nhất, nghiệm tổng quát của nó có dạng:

y(t) =



(t) + y *(t)



Với: y*(t) :Là nghiệm riêng của phương trình vi phân trên.

(t) : Là nghiệm tổng quát của phương trình vi phân thuần nhất.

=0



Nghiệm tổng quát của phương trình vi phân thuần nhất có dạng:

=

: Là hệ số được xác định bởi các điều kiện ban đầu.

: Là nghiệm thứ i của phương trình đặc tính.

Thay:

=

( i =1 n ) vào phương trình vi phân thuần nhất ta được phương

trình đặc tính ( phương trình đặc trưng của phương trình vi phân thuần nhất).

+



+ ...+



=0



Nhận xét: Với trường hợp phương trình vi phân bậc thấp ta có thể giải nó nhanh

chóng. Với trường hợp bậc cao việc giải phương trình vi phân để tìm nghiệm y(t) bằng

cách thơng thường gặp nhiều khó khăn, nhiều khi khơng giải được. Để khắc phục

nhược điểm này người ta chuyển từ giải trực tiếp phương trình vi phân sang giải bằng

cách thơng qua tốn tử Laplace.

Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ hãy mơ tả quan hệ giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào

bằng phương trình vi phân.



Từ sơ đồ nguyên lý ta viết phương trình vi phân mơ tả phần tử:



Hay :



u(t) =



= R.i + y(t)



y(t) =



=



i(t) = C



Thay vào phương trình đầu ta được: RC



+ y(t) = u(t)



1.2. Mơ tả hệ điều khiển tự động bằng hàm truyền đạt.

1.2.1. Khái niệm.

Hàm số truyền của phần tử tự động hay hệ thống (hay còn gọi là hàm truyền đạt)

là tỷ số giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào biểu diễn dưới dạng toán tử Laplace với điều

kiện đầu triệt tiêu.

u(t)



U(p) = L[u(t)]



y(t)



Y(p) = L[y(t)]



Khi đó: Hàm truyền được ký hiệu W (p).



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×