Giáo trình Thiết kế thiết bị điều khiển - Bài 1: Các loại thiết bị điều khiển (TBTĐ )

1 Giíi ThiÖu Chung -TB ®iÒu khiÓn lµ hÖ tù ®éng côc bé VD : - M¸y ph¸t : Th«ng sè cÇn ®iÒu khiÓn U,f a) - æn ¸p : U - §éng c¬ : I,M,W Suy ra néi dung : -ThiÕt lËp s¬ ®å nguyªn lÝ thiÕt bÞ -TÝnh chän phÇn tö trong hÖ -TÝnh to¸n hÖ thèng Bµi 1 C¸c lo¹i thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ( TBT§ ) Ph©n lo¹i theo nhiÒu dÊu hiÖu kh¸c nhau VD : - HÖ duy tr× x®Æt = const - HÖ tuú ®éng x®Æt bÊt k×,ngÉu nhiªn - HÖ ph­¬ng tr×nh x®Æt hµm cho tr­íc Suy ra chØ häc vÒ c¸c hÖ ®iÒu khiÓn § ( hÖ duy tr× ).Tõ ®©y suy ra c¸c hÖ kh¸c. BµI 2 C¸c b­íc tÝnh to¸n thiÕt kÕ 1 thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn  Yªu cÇu thiÕt kÕ - §¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ cho tr­íc. + XuÊt ph¸t tõ ®Þa chØ sö dông § ( dïng ®Ó lµm g× ) + ChØ tiªu, sè liÖu c«ng nghÖ : VD : P, w, D, Ik® , dw/dt.  S¶n phÈm PhÇn tö ®iÒu khiÓn Bé biÕn ®æi PhÇn tö CH Ph¶n håi 2 - S¬ ®å cña thiÕt bÞ ( hÖ thèng ). - Chän ®­îc, chÕ ®­îc c¸c phÇn tö trong hÖ - Th«ng sè vµ ®Æc tÝnh lµm viÖc cña hÖ. VD : x®max , x®min ,x®Æt dm ,xramax ,x®m . §Æc tÝnh c¬, ®Æc tÝnh qu¸ ®é hÖ thèng ®iÖn.  C¸c b­íc tÝnh to¸n : 1. LÊy sè liÖu : t×m hiÓu yªu cÇu tæng thÕ. - Sè liÖu m¸y s¶n xuÊt (Mc (Fc), Vm¸y ) suy ra I, W®c, P®c - Yªu cÇu c«ng nghÖ. - Sè liÖu nguån ®iÖn. - Nh÷ng yªu cÇu kh¸c ( kinh tÕ, n¨ng lùc vèn, m«I tr­êng) 2. TÝnh chon § - TÝnh chän P®, W§ ®m, lo¹i §, cÊp ®iÖn ¸p,chÕ ®é phô t¶i 3. Dù kiÕn ( thiÕt kÕ s¬ bé ) s¬ ®å nguyªn lÝ chung cña hÖ thèng (hë, kh«ng tù ®éng ) VD: ®éng c¬ mét chiÒu ,chän hÖ CL_§ - c«ng suÊt 100kW suy ra CL 3fa cÇu_§ - c«ng suÊt 1kW suy ra CL 1fa cÇu_§. §­a ra mét s¬ ®å suy ra so s¸nh suy ra chän. (kÕ thõa: dùa vµo nh÷ng hÖ ®· cã, lÊy t­¬ng tù ). 4. TÝnh chän c¸c phÇn tö trong s¬ ®å ( chñ yÕu § ®· chän tr­íc (b­íc 2 ) suy ra ta chän biÕn ®æi phÇn tö ®iÒu khiÓn),cã thÓ 2 phÇn nµy lµ mét. 5. tÝnh to¸n c¸c th«ng sè vµ ®Æc tÝnh tÜnh cña hÖ tù ®éng ( tÝnh to¸n tÜnh ). a ,lËp s¬ ®å tù ®éng ( cã kh©u ®Æt tÝn hiÖu ph¶n håi c¸c tÝn hiÖu ®Çu ra vµ c¸c tÝn hiÖu trung gian).dù kiÕn lo¹i hÖ rù ®éng. - HÖ duy tr× cã sai sè tÜnh (hÖ tÜnh ). - HÖ phi tuyÕn. b ,TÝnh to¸n hÖ sè ph¶n håi vµ chän c¸c phÇn tö trong m¹ch ph¶n håi. c ,Dùng ®­îc c¸c ®Æc tÝnh vµo ra cña phÇn tö ®iÒu khiÓn hoÆc cña bé biÕn ®æi. d ,Dùng ®Æc tÝnh tÜnh cña hÖ tù ®éng. e ,§¸nh gi¸ chÊt l­îng tÜnh cña hÖ. - C¸c th«ng sè biªn cña hÖ. - §é chÝnh x¸c duy tr× ®¹i l­îng ®­îc ®iÒu khiÓn. - §. Th«ng sè biªn: x®Æt ®m (U®Æt ) suy ra W®m , I®m U®m.,Uphi (®m). - x®Æt max xmax. - x®Æt min xmin. §é chÝnh x¸c quan t©m nhÊt lµ ss tèc ®é w% = wo.u®m.100% /w 3 lµ cho tr­íc tõ yªu cÇu c«ng nghÖ. f ,kiÓm nghiÖm c¸c sè liÖu ®· tÝnh ë trªn. NÕu chÊt l­îng khång ®¹t yªu cÇu th× ph¶I chän l¹i hoÆc tÝnh l¹i c¸c th«ng sè trªn. + Xph, kph. + HÖ sè khuÕch ®¹i cña hÖ thèng. k = kbd.k®.bpt®k (th­êng ®Ó ph¸t triÓn chÊt l­îng th× b t¨ng ) VD :khi chÊt l­îng (tÜnh) thÊp th× ph¶I t¨ng bph 6. TÝnh to¸n ®éng lùc hÖ tù ®éng a, ThiÕt lËp s¬ ®å chøc n¨ng hÖ tù ®éng b, ViÕt hµm truyÒn cña c¸c phÇn tö vµ t×m hµm truyÒn cña hÖ tù ®éng. c, Kh¶o s¸t ®é æn ®Þnh tÜnh cña hÖ tù ®éng (dùa vµo c¸c tiªu chuÈn xÐt æn ®Þnh). d, §èi víi tr­êng hîp kh«ng æn ®Þnh tÝnh to¸n chän kh©u hiÖu chØnh ( cã thÓ dïng c¸c ph­¬ng ph¸p gi¸n tiÕp). e, Dùng ®Æc tÝnh qu¸ ®é x = f(t) /xdat=const,®¸nh gi¸ c¸c chØ tiªu chÊt l­îng ®éng. - Sè lÇn dao ®éng. - xmax. - xmax% = xmax.100%/x ≤ 60%.  xmax 4 BµI 2 TÝnh to¸n c«ng suÊt § ®iÒu chØnh - Gån hai lo¹i § : + Lo¹i § kh«ng ®iÒu chØnh :chØ lµm viÖc ë mét cÊp ®é. + Lo¹i cã ®iÒu chØnh :lµm viÖc ë nhiÒu cÊp kh¸c nhau, tèc ®é ®­îc ®iÒu chØnh b»ng ®iÖn. *, Tr­íc hÕt tÝnh to¸n c«ng suÊt yªu cÇu ®Ó chän § ( th«ng th­êng ) lo¹i kh«ng ®iÒu chØnh cho kÕt qu¶ c¸c th«ng sè ®Þnh møc cña §. *, KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn ®iÒu chØnh. => Chän s¬ bé § kiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng, qu¸ t¶I, khëi ®éngkiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn ®iÒu chØnh. 1. Lý thuyÕt ph¸t nãng vµ lµm nguéi cña §. - TÝnh to¸n nhiÖt ®é § khi lµm viÖc, nhiÖt ®é cho phÐp cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn trong §. - §ãng ®iÖn víi c«ng suÊt c¬ Pc  Trong ®éng c¬ tæn thÊt p. p = Pc . 1     G©y ra nhiÖt ®é theo hµm mò ( thay nhiÖt ®é b»ng  ( t) hay nhiÖt sai )  = o®-( b®- o®)e -t/Tn Tn :hÖ sè thêi gian nhiÖt.  o® =   A :hÖ sè t¶n nhiÖt cña D  Tn = C A C :nhiÖt dung riªng cña D Pc nn  5 Pc Chia ra c¸c kho¶ng thêi gian t1, t2, t3 - Trong t1 ;  o® = 1P   b®1=0  (t) t¨ng t §ãng Ng¾t t1 t2 Pc1 Pc t p p1 T1 T2 T3 6 - Trong t2 :  o®2 = 2P   b®2= c1 ,  2(t) t¨ng - Trong t3 :  o®3 = 3P   b®2= c2 ,  3(t) gi¶m Khi Pc(t) lµ ®­êng nhiÒu bËc  (t) lµ mét ®­êng r¨ng c­a. ë ®ã xuÊt hiÖn  max   cp víi  cp lµ nhiÖt sai cho phÐp cña §, ®­îc quyÕt ®Þnh bëi vËt liÖu c¸ch ®iÖn. - Nõu Pc (t) víi t ®ñ dµI  max  tb  chän c«ng suÊt § cã thÓ theo 1 trong 2 th«ng sè nµy   (t) Pc(t) 2, Ph©n lo¹i ®å thÞ phô t¶I : 3lo¹i - DµI h¹n - Ng¾n h¹n - Ng¾n h¹n lÆp l¹i  T­¬ng øng 3 chÕ ®é lµm viÖc cña § §Ó chän c«ng suÊt § c¨n cø vµo chÕ ®é lµm viÖc, lo¹i phô t¶i 3, VD : TÝnh chän c«ng suÊt § cho tait dµI h¹n ( dïng § cho chÕ ®é lµm viÖc dµI h¹n ). Gi¶ thiÕt cã mét phô t¶I dµI h¹n biÕn ®æi Pc(t) to®3=p3 to®2=p2 to®1=p1 p   7 *, B­íc 1: Chän s¬ bé § ( nguån ®iÖn cÊp ®iÖn ¸p, yªu cÇu ®Ó dù kiÕn ® ) - TÝnh to¸n c«ng suÊt trung b×nh Pctb = Pci.ti ti   Chän P®m = 1,11,3 Pctb  Tra ra P - Cã tr­êng hîp ®å thÞ phô t¶I cho theo m« men Mc = f(t) Mctb = Mci.ti ti   Chän M®m  1,11,3 Mctb  Cã § cïng c¸c sè liÖu cÇn thiÕt “®å thÞ phô t¶I tÜnh” Th«ng sè P®m, M®m, I®m, Mmax, J *, B­íc 2: KiÓm nghiÖm § theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng - X©y dùng ®å thÞ phô t¶I toµn phÇn ( ®å thÞ phô t¶I chÝnh x¸c ) gåm phô t¶I tÜnh( Pc, Mc )c¸c phô t¶I xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é (Mk®,Mh·m) T­¬ng øng víi lo¹i c«ng suÊt ®ãng. HoÆc ph¶I hiÖu chØnh c¸c kho¶ng thêi gian do ¶nh h­ëng cña c¸c thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é . M®éng - J dw dt ( qua hÖ M-Mc= dw dt M= dw dt +Mc) Kh«ng hoÆc kh¸c xa ®å thÞ Mc=f(t) Pc=f(t) x¸c ®Þnh l¹i c«ng suÊt hoÆc m«men § kiÓm nghiÖm l¹i c«ng suÊt §. t t1 t2 Pc1 Pc(t) t3 Pc2 Pc3 8 *, KiÓm nghiÖm l¹i c«ng suÊt § theo c¸c ph­¬ng ph¸p sau : a, ph­¬ng ph¸p tÝnh tæn thÊt ttrung b×nh, tõ ®å thÞ phô t¶I toµn phÇn vµ quan hÖ  = f(p) vÏ quan hÖ p=f(t) Ptb= Pci. ti ti      so s¸nh P®m cña § Ptb P®m  tb   cp  ph­¬ng ph¸p nµy t­¬ng ®èi chÝnh x¸c vÊn ®Ò lµ ph¶I biÕt  =f(t) b, Ph­¬ng ph¸p dïng ®¹i l­îng ®¼ng trÞ v× Pi, Ptb , P®m phô thuéc vµo I 2  M2  P2 Pi  I 2 , P®m  I 2 ®m M®¼ng trÞ = Mi.Mi.ti ti   M®t M®m P®¼ngtrÞ= Pi.Pi.ti ti   P®t  P®m Chó ý: Trong mét sè tr­êng hîp khi cã ®ñ sè liÖu hoÆc do yªu cÇu tÝnh to¸n cã ®é chÝnh x¸c cao nguêi ta cã thÓ suy tõ ®å thÞ phô t¶I tÝnh tÜnh ( Pc, Mc )vµ phô t¶I ®éng § ®Ó lËp nªn ®å thÞ phô t¶I toµn phÇn theo dßng ®iÖn I=f(t). I®t= Ii.Ii.ti ti   I®t  I®m *, KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn qu¸ t¶I vµ khëi ®éng MmaxD  Mcmax trong ®ã ®éng c¬ 1 chiÒu : MmaxD= (22,5)M®m t t1 t2 J dw dt Pc(M) t3 Pc2 Pc3 J dw dt 9 §CK§B cã: MmaxD Mth=x.M®m  0,81Mth nÕu xÐt ®Õn kh¶ n¨ng qu¸ t¶I 10% §C§B coc : Mmax (2 2,5)M®m Mcmaxtrong c¸c m¸y c¬ khÝ = 2 M®m Mk® Mco víi Mco m«men c¶n lóc m¸y kh«ng quay. - §a sè m¸y c¬ khÝ Mco M®m - T¶I nÆng nh­ m¸y vËn chuyÓn, m¸y ma s¸t nhít Mco M®m §éng c¬ 1 chiÒu : Mk® (2 2,5)M®m §CK§B : Mk®=Mnm=bM.Mk® *, B­íc 3: KiÓm nghiÖm § ®· chän theo ®iÒu kiÖn ®iÒu chØnh nhiÖt ®é - Tiªu chuÈn kiÓm nghiÖm : §èi víi § ®· chän ë trªn ®iÒu kiÖn tho¶ m·n yªu cÇu nhiÖt ®é lµ : ®Æc tÝnh momen t¶I cho phÐp § ph¶I phï hîp víi ®Æc tÝnh m¸y s¶n xuÊt Mccp(w) Mc(w) a, Mc(w) lµ ®Æc tÝnh c¬ cña m¸y s¶n xuÊt - Cã 4 d¹ng Mc = w q - q0=0 ®Æc tÝnh cÇn trôc - q=1 ®Æc tÝnh ma s¸t nhít - q=-1 ®Æc tÝnh m¸y tiÖn - q=2 ®Æc tÝnh qu¹t giã. b, §Æc tÝnh m«men t¶I cho phÐp cña §, Mccp = f(w).Mccp :m«men t¶I cho phÐp cña §. - §Þnh nghÜa : m«men t¶I cho phÐp lµ m«men sinh ra khi dßng ®iÖn trong m¹ch b»ng dßng ®iÖn ®Þnh møc. NÕu ®Æt trªn trôc § m«men c¶n Mc=Mccp dßng ®iÖn I®=I®m. NÕu ®iÒu chØnh tèc ®é lµm viÖc cña § wlv=w®m Mccp=M®m q=0 q=1 q=-1 q=2 10 NÕu wlv w®m vµ I=I®m th× Mccp ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh. - Nãi chung mçi lo¹i § vµ mçi ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh cho ta 1 quan hÖ Mccp = f(w). *, §èi víi §C1C: M= k.I. Mccp=k.  .I®m §iÒu chØnh b»ng ®iÖn trë phô m¹ch phÇn øng u=u®m=const R­t=R­+Rf=var  = ®m = const  Mccp = b.  .I®m= Mk®= const kh«ng phô thuéc vµo w. Phï hîp víi t¶I cÇn trôc  Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p phÇn øng víi : u=var; R­t=const;  = ®m = const. Mccp=k.I®m.  ®m= M®m=const.  Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tõ th«ng víi: u=u®m =const ; R­t=R­ = const ;  = var.  M= k. I®m.  biÕn thiªn. Xem k.  phô thuéc vµo w tõ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p m¹ch phÇn øng ta cã: Mccp Mdm w M 11 U­= E + I­.R­ U®m= E + I®m.R­ = k.  .w + I®m.R­ Do I®m.R­ nhá nªn bá qua. k = Udm w = A w  Mccp= .Udm Idm B w w  Phï hîp víi t¶I m¸y tiÖn *, §èi víi m¸y ®iÖn xoay chiÒu: ph­¬ng ph¸p thay ®æi: f, u(stato), Rf. Mccp Mdm w Mccp w Mccp 12 M= 2 2 2 0 3 . . t I R w s Mccp= 3I2 2 ®m.R2t/ w0.s  Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn: R2t=const ; 2t R s =const = 2t dm R S R2t= Rf + R2 Mccp = 2 2 2 0 3 . . tdm I R w s = A s  Phï hîp víi t¶I qu¹t giã *, Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh f: Lóc thay ®æi f ®Ó ®iÒu chØnh w th× ®Òu kÕt hîp víi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p th c M M   = const ( Mc= M®m )  u1 biÕn thiªn theo 2 dÊu hiÖu : tÇn sè vµ m«men trªn trôc § u*1= f *. *cM = f *. *qW VD : Mc = const ( t¶I cÇn trôc ) cã u1 *=f*  1 u f =const  Lu«n lu«n ®¹t ®­îc tiªu chuÈn Mccp(w) phï hîp Mc(w) MthD(w) phï hîp Mc(w) S=0 S=1 Mccp w 13  Sù phï hîp gi÷a Mccp(w) vµ Mc(w) Phï hîp Kh«ng phï hîp Toµn d¶I ®Òu cã D= max min `w w §¹t ®­îc ®iÒu kiÖn I= I ®m t¹i Mccp Mc I=I®m w=w1 ;  = cp ; § ®Çy t¶i w>w1 ;MccpI®m qu¸ t¶i wMc I<I®m non t¶i Mc=const w M Mth=const Mccp Mc w Mccp wmax wmin Mc Mmax Mmin 14 Bµi 3: TÝnh to¸n kh©u h¹n chÕ dßng ®iÖn trong c¸c hÖ cã 1 § chiªï 1, VÊn ®Ò h¹n chÕ dßng ®iÖn phÇn øng cña §1C ,M¸y ®iÖn.Nh÷ng tr­êng hîp dßng ®iÖn lín trong §1C ( khëi ®éng , h·m ,h·m ng­îc, t¸I sinh,®éng n¨ng, qu¸ tr×nh qu¸ ®é, non t¶I, ng¾n m¹ch ) - GÝa trÞ cÇn h¹n chÕ Icp =( 22,5 )I®m  do ®iÒu kiÖn ph¸t nãng §, ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch ( b¶o vÖ cæ gãp ) - NÕu qu¸ t¶I l©u dµI xÐt ®iÒu kiÖn ph¸t nãng. - NÕu qu¸ dßng lín xÐt ®iÒu kiÖn chuyÓn m¹ch VD: dßng khëi ®éng, ®¶o chiÒu,ng¾n m¹ch - NÕu § cã ®iÒu chØnh tõ th«ng  ( tøc cã nlv>n®m ) th× gi¶m Icp ( tuú lo¹i § ) 2, Nh÷ng d¹ng s¬ ®å h¹n chÕ dßng ®iÖn §1C - Tuú theo môc ®Ých cÇn h¹n chÕ dßng ®iÖn nµo vµ lo¹i hÖ truyÒn ®éng mµ ta cã s¬ ®å rªng (cã nh÷ng s¬ ®å dïng chung cho tÊt c¶ môc ®Ých h¹n chÕ I) VD: Khëi ®éng §1C tõ w=0 tíi w®m ( s¬ ®å h¹n chÕ Ik®); hÖ cã § ®ãng vµo u=u®m ;  =  ®m trong c¸c lóc b¾n tù ®éng hoÆc hÖ ®iÒu khiÓn r¬le dïng ®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng (3 5) cÊp Dïng c«ng t¾c t¬ 1G vµ 2G vµ bé r¬le thêi gian kÌm theo. Khi ho¹t ®éng k ®ãng (E) víi toµn bé R­f Ik®=Ik®max= u u U R Ruf 2  2,5 I®m Khi k më Rth k® tÝnh trÔ (<1s). sau ®ã 1G ®ãng c¾t 1 phÇn ®iÖn trë. kt  k u 1G 2G RDC 15 VD2 : Khëi ®éng vµ t¨ng tèc tõ  = 0  lv  lv> ®m ( tr­êng hîp § cã ®iÒu chØnh  , lóc lµm viÖc  < ®m viÖc khëi ®éng x¶y ra qua 2 g® G§1 :nh­ trªn , khëi ®éng tõ  =0  ®m víi  ®m , u=u®m , Ruf=(35)cÊp c¾t dÇn tíi 0. G§2 :Khi t¨ng tèc khi  = ®m , chuyÓn sang giai ®o¹n 2.(cho tÝn hiÖu gi¶m  (I­ t¨ng vµ v­ît I®m)) CÇn cã kh©u h¹n chÕ I­ . k u 1G 2G RDC 6 4 2 kt R R RDC Start k 11 16 14 12 10 8 k 1Rth 2Rth 1G 1Rth 2G Rss 2Rth 1 3 5 7 9 13 16 Trong c¶ giai ®o¹n 1 R vµ 13-16 th«ng, Rss ( =  ®mmax)kÕt thóc giai ®o¹n mét 2G ®ãng Rss mÊt ®iÖn. Vµo giai ®o¹n 2  gi¶m mµ w ch­a t¨ng t­¬ng øng. I­= u u U kw R  t¨ng  Rnt  R  R¬le t¸c ®éng theo kiÓu xung 3, S¬ ®å h¹n chÕ dßng ®iÖn § trong c¸c B§_§ tù ®éng vßng kÝn - PhÇn lín c¸c hÖ th­êng gÆp lµ vßng kÝn. - H/s I trong c¸c truêng hîp : khëi ®éng, h·m, ®æi chiÒu, qu¸ t¶I, ng¾n mach. Th­êng chØnh ®Þnh cho kh©u h¹n chÕ dßng ho¹t ®éng trong mét kho¶ng. Ing  I­  Idõng Ing dßng ®iÖn phÇn øng ë giíi h¹n qu¸ t¶I nguy hiÓm Ing=1,51,7I®m Idg Dßng ng¾n m¹ch cho phÐp Idg=Icp=22,5 I®m - HÖ B§_§ : +, F_§ +,CL_§ gåm CL liªn tôc vµ CL b¨m xung F D Khau han che dong Cam bien dong 17 - M¸y ph¸t : Ud = kf Uf = kf kcl Udk - ChØnh L­u : Ud= ud=udo cos  = kfudk Ud  Udk ®Ó hiÖu chØnh I­ Udk = f(I­) ThÓ hiÖn b»ng m¹ch ph¶n håidßng ®iÖn (phÇn ©m ) - T¹o ra ®Æc tÝnh r¬le theo tÝn hiÖu (®Ó ng¾t dßng) §Æc tÝnh r¬le ( ng¾t dßng ) ®­îc thÓ hiÖn nhê tæ hîp( Dnd, U0 ) F Dng Udat Upi=IuRdo=KpiIu Ung=Upi-U0 Iu Uping 18 - HÖ sè ph¶n håi dßng: Kpi= pi u U I = Rdo Chän U0= kpi.Ing *, Khi I­<Ing th× Upi<U0  Dng kho¸  I­<Ing kh©u ph¶n håi kh«ng t¸c ®éng ,Uping = 0 B§ lµm viÖc trong gi¸ trÞ U®¨t , U®k=U®¨t ub = kbU®m = kb Ud¨t w= b u ut U I R k  =w0 - u utI R k  x¸c ®Þnh U®¨t øng víi I®m w®m= dat kb U k - ut dm R I k Thay Ud , Ing vµo ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬  wng= *, Khi I­  Ing  Upi = kpi I­  Uo  §ng th«ng kh©u ng¾t h¹n chÕ I ho¹t ®éng  Uping= Upi – U0 Uping= kpi ( I­- Ing)  U®k =U®¨t – kpi ( I­- Ing) Ub = kb U®¨t + kbkpi Ing – kb kpi I­  w = b ut u U R I k = b k k Ud¨t + b pik k k Ing - ut b piR k k k  I­  w = w0 - ut b piR k k k  I­ - NÕu ®· cho B§_§  Kb , k , R­t tõ ph©n tÝch trªn  U®¨t - CÇn x¸c ®Þnh kpi ®Ó t¹o ra Id= Icp thay w=0, I­=Idg kpi - Gi÷ kh«ng ®æi U®¨t ,Ing kpi ¶nh h­ëng tíi tèc ®é dèc cña §TC quy ®Þnh gi¸ trÞ Idg. I Idm Ing W0 wng wdm 19 §iÒu chØnh Idg b»ng c¸ch biÕn ®æi kpi hÖ sè c¶m biÕn dßng ®iÖn khÕch ®¹i kh©u ph¶n dßng §iÒu chØnh Ing b»ng c¸ch thay ®æi U0 . 4, C¶m biÕn dßng ®iÖn : Lêy ra upi I­ VD: Dïng ®iÖn trë R®o nhá ®Ó Ýt ¶nh h­ëng tíi R­ 7mV/100A. Gi¸ trÞ ®iÖn trë R®o Ýt phô thuéc vµo m«I tr­êng lµm viÖc. Th­êng dïng hÖ CL bé c¶m biÕn phÝa xoay chiÒu. Upi = Kccd . UR0 VD: Dïng CLD cÇu 3 pha nh­ h×nh vÏ, KCLD = 2,34 URO= R0 . I2BD = R0 5 (v) I2= 140A  chän BD lo¹i 150/5  I2BD= 5 140 150 < 5A R0 =I2BD R0 < 1 «m HÖ sè ph¶n håi kpi = pi u U I =KCLDkbd kiCLt *, LÊy Uping trong c¸c hÖ ®¶o choir I­ ®¶o chiÒuupi ®¶o chiÒu Chän Dng theo tr­êng hîp nguy hiÓm nhÊt khi I­=Ing Upimax I2 Upi R0 Iu 20 F + - 21 Bµi 4: TÝnh to¸n kh©u ph¶n håi tèc ®é Ph¶n håi dßng dïng ®Ó duy tr× hay h¹n chÕ I§ h¹n chÕ M. - Duy tr× tù ®éng : HÕ cã wlv chÝnh x¸c, ®é chÝnh x¸c s% = dat w w  100% s%  scp theo yªu cÇu c«ng nghÖ s¶n xuÊt. w nhiÔu phô t¶i  ®é cøng §TC - Thùc tÕ sö dông §: wd¨t = w0 cña cÊp tèc ®é ®Æt w  ss®é sôt t­¬ng ®èi  M  M®m - Khi w® cµng thÊp th× s cµng lín ( w®¨t= w0)  tÝnh to¸n kh©u ph¶n håi tèc ®é ë cÊp w’0 min. 1, Nguyªn lÝ VD: dïng hÖ B§_§ - §iÖn ¸p ph¶n håi tèc ®é Upw=Uft=kpw.w U®k= U®¨t –Upw = U®¨t – kpw.w Víi w= b ut U R I k k   , Ub = kb U®k=kb (U® - wkpw) w= ( ) db pw k U wk k  - ut u R I k Mdm M w s%= 0 cw w  S’%= , ' 0 cw w  W0 Wo ’ 22 w= b d k U k - b pw k wk k - ut u R I k w= 1 b d b pw k U k k k k         - 1 ut u b pw R I k k k k         - ViÕt ph­¬ng tr×nh §TC thÊp nhÊt  tÝnh ®­îc s% max U®¨t min. - NÕu t¹o ra s% max < scp th× hÖ sÏ ®¹t yªu cÇu c«ng nghÖ cho tr­íc. Thay vµo ph­ng tr×nh U®¨t= U®min , I­=I®m  s% max= 0 w w  <scp U®¨tmin *, Cã thÓ xÐt ®¬n gi¶n wc= const ë tÊt c¶ c¸c cÊp ®é . X¸c ®Þnh ®Æc tÝnh cao nhÊt theo sè liÖu ®Þnh møc cña hÖ x¸c ®Þnh theo § U®min= maxdU D F FT Upw Udat Udk Ub 23 D_ d¶I ®iÒu chØnh tèc ®é x¸c ®Þnh kpw gÇn ®óng nhanh 2, S¬ ®å thùc tÕ - Víi c¸c hÖ ®iÒu khiÓn § theo B§_§, bao giê còng xã mÆt c¶ 2 kh©u ph¶n håi theo I ( ng¾t), theo w ( liªn tôc). - Cho tr­íc sè liÖu §, bé biÕn ®æi , Udkmax, kb , sè liÖu cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt m¸y,scp Mmax ,  Icp , Ing . - KÕt qu¶: §Æc tÝnh tÜnh Mdm wc wc Upw=Upww Udk I2 R0 24 Tr­íc hÕt tÝnh to¸n kh©u ph¶n håi tèc ®é ( vïng 1 ) a, X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña hÖ øng gi¸ trÞ ®Þnh møc - Tõ sè liÖu ®Þnh møc cña §: w®m n»m trªn ®­êng §TC cao nhÊt (cã U ®¨t max ) w= 1 1 b ut dat b pw b wp k R k k U k k k k k k        I­®m  X¸c ®Þnh kpw , U®max chän tr­íc 1 trong 2 th«ng sè ®ã. VD: Chän tr­íc kpw b»ng c¸ch chän tr­íc bé c¶m biÕn (FT).VD FT 100v, 1000v/phót. Kpw =kpt = FT FT u w = 100 1000.2. 60  x¸c ®Þnh Umax KiÓm tra cã B§, U®kmax =10v Udo= U®max =220 v §· tÝnh U®max , kpw , w®m= wmax ph¶I cã U®kmax= U®max- U®m bpw =10v b, TÝnh to¸n sè liÖu trªn §TC thÊp nhÊt wmin = min 1 1 b ut d b pw b wp k R k k U k k k k k k        I®m  max w D x¸c ®Þnh U®¨t min womin M(I) Idm Ing Idg wmin wdm wc Vung 1 Vung 2 25 KiÓm tra : 0min cw w   scp - NÕu kh«ng tho¶ m·n  t¨ng kpw vµ t¨ng kb 1, Chän l¹i c¶m biÕn 2, Dïng thªm khuÕch ®¹i thêi gian. Vïng 2: TÝnh to¸n kh©u ph¶n h«× dßng. a, ViÕt ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh vïng 2 víi 2 kh©u ph¶n håi U®k =U®¨t – kpw .w – kpi I­ + kpiIng U®k =( U®¨t + kpiIng ) – Kpw w –kpiI­ X¸c ®Þnh kpi ®Ó cho Idg = Inm < Icp ( ®· cã k , kb , kpw ) - ViÕt ph­¬ng tr×nh §TC khi cã c¶ 2 kh©u ph¶n håi U®k = vµo Ub=kbU®k thay Ub vµo ph­¬ng tr×nh tèc ®é: w= b utu R k k   I­ w( 1+ wp b b )= b b k U®¨t + b pib k k Ing - b pi utb b R b  I­ w= 1 1 b pib dat b pw b wp b kb k b U b b k k k k        Ing - 1 ut b pi b pw R b b k b b b     I­ Cho w = 0; U®¨t = U®max ; I­ = Icp  tÝnh ra Kpi Chó ý – Chän kpw vµ c¸c th«ng sè t­¬ng øng - Trªn §TC thÊp nhÊt cã U®min - kpi §TC cao nhÊt , víi U®max I Idm Ing W0 wng wdm Idg W0 26 Trong 2 bµI 3, 4 x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè vµ ®Æc tÝnh cña hÖ B§_§ B­íc 4: Cña b¶n thiÕt kÕ bé B§_§ - TÝnh kb yªu cÇu vÒ K§ hay kh«ng , cã ®¶m b¶o scp - Kpw cã ®¶m b¶o scp kh«ng - Kpi ®¶m b¶o Icp - Chän Ing :X¸c ®Þnh vïng cÇn h¹n chÕ dßng vµ dùng §TC cña hÖ. 27 Bµi 5 : TÝnh to¸n vµ lùa chän c¸c phÇn tö chñ yÕu trong hÖ ®iÒu khiÓn § ( lµ b­íc 3 trong bµI to¸n thiÕt kÕ ®iÒu khiÓn ) §Ó tÝnh to¸n cÇn cã s¬ ®å t¹i thÓ. VD hÖ CL_§ 1, Bé chØnh l­u ®iÒu khiÓn - BA _V _KC kh¸ng cat«t, KA_kh¸ng an«t - Bé t¹o xung dÞch pha TX_DF ( ngoµI ra cßn cã tb ®ãng c¾t b¶o vÖ ) - §_cho tr­íc b­íc 2. - Sè liÖu cho truíc cña an«t : P®m, U®m , I®m , n®m , D= n®m/nmin - P®m = Pd , Sba , Sa (m¹ch t¶I cña chØnh l­u ) - U®m Udmax Udo (®iÖn ¸p chØnh l­u lín nhÊt ) Udmax , Udo ph¶I ®¶m b¶o cho § lµm viÖc ë chÕ ®é §M víi U­ = U®m . Udmax = b w®m + I­Rut Udmax ; Udo hoÆc Udo cos  víi 05 10 ; R­ + Rb® = R­ + R dc RCL = RBA +Rk + 2 m  XBA - TÝnh s¬ bé sôt ¸p ; 10% cña § Udmax =U®m + 10%U®m - TÝnh ®iÖn ¸p yªu cÇu thø cÊp cña MBA : Udo = 2 sin 2 2 m m   u2 u2 = 0d u u k hoÆc Udmax= mincos u Udo k  0min 10  BA KC Ul=U1 U2 KA D 28 - S¬ cÊp MBA : u1=u2 - HÖ sè biÕn ¸p kba=u2/u1 - Dßng ®iÖn : I®m  Id  Ivan  Itb  I2 . Ivan= ki Id -kitb tia 3 pha lµ 1/3 - K®t tia 3 pha l