Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện
GVHD:
Nguyễn Minh Thư
Sv: Lê Đức Anh
1Khoa Điện

Bộ môn lý thuyết chuyên ngành

BÀI TẬP LỚN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG

Họ và tên sinh viên: Lê Đức Anh…….Lớp:Đại học liên thông điện K3A

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán các tham số cho hệ truyền động T-Đ

a/ Số liệu cho trước:Cho hệ truyền động T-Đ (thyristor-động cơ điện một chiều)có sơ đồ
nguyên lý như hình vẽ.
Uc d
? u
v
C B D
I
C L 1
n
R

,u
cd
– điện áp chủ đạo(điện áp đặt tốc độ );u
n
(u
n
=
n

) – Điện áp phản hồi tốc độ,
*
i
u
- Điện
áp đặt dòng điện; u
i
(u
i
=

I ) – Điện áp phản hồi âm dòng điện.
Bộ chỉnh lưu sơ đồ cầu 3 pha,hệ khuếch đại của bộ chỉnh lưu : K
b
=48, Động cơ điện một chiều
:220 (V),150(A),1200(vòng/phút) ,R
ư
=0.3(

),hệ số quá tải cho phép


GVHD:
Nguyễn Minh Thư
Sv: Lê Đức Anh
2

B/ Yêu cầu của hệ thống:
Chỉ tiêu trạng thái ổn định:không có sai số tĩnh;
Chỉ tiêu trạng thái động:Lượng quá điều chỉnh dòng điện 
maxi

5%
Lượng quá điều chỉnh tốc độ khi khởi động không tảiđến tốc độ quay
định mức 
maxi

9%
C/ Nội dung cần thực hiện:
1/Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ.
2/Xác định các tham số của sơ đồ cấu trúc hệ truyền động.
3/Xác định tham số bộ điều chỉnh ổn định dòng điện.
4/Xác định tham số bộ điều chỉnh tốc độ của hệ truyền động.
5/Khảo sát đặc tính động học của hệ bằng phần mềm Matlap và rút ra kết luận.
6/Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ.
D/Yêu cầu:
Thời gian nhận bài tập dài:18/04/2011 …Thời gian nộp bài tập dài:18/05/2011
Tài liệu tham khảo:
1/Bùi quốc khánh cùng các tác giả
Cơ sở truyền động điện ; NXBKHKT 2005
2/Bùi Quốc Khánh,Nguyễn Văn Liễu…….
Điều chỉnh tự động truyền động điện,NXBKHKT 2003


Trong đó : + R

:Bộ đièu chỉnh tốc độ quay
+ R
I
: Bộ điều chỉnh dòng điện
+ U
cđ
: Điện áp chủ đạo.
+
v
U

: Điện áp đặt vào tốc độ.
+ U
*
i
: Điện áp phản hồi âm dòng điện.
+ Kb :Hệ số khuếch đại của bộ chỉnh lưu.
+ K
đ
: Hệ số khuếch đại động cơ.
+

R





Ð
K

D
E

U
cđ
(p
n(p)
Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện
GVHD:
Nguyễn Minh Thư
Sv: Lê Đức Anh
4

* Sơ đồ cấu trúc trạng thái động. II. Xác định các tham số của sơ đồ cấu trúc hệ truyền động.


Sai lệch tĩnh trên đường đặc tính cao nhất:

(%)4,20
219,3081200
219,308
100.% 





t
đm
nn
n
S

Nhận xét: Với hệ thống hở, sai lệch tỉnh lớn. Do đó phải thực hiện hiệu chỉnh thành hệ thống
kín với phản hồi âm tốc độ và yêu cầu không có sai lệch tĩnh (S
t
% = 0).
Vậy ta sử dụng hệ thống điều tốc với phản hồi âm tốc độ sử dụng bộ điều chỉnh tỉ lệ có hệ số
khuyếch đại K
b
=48 (bộ chỉnh lưu cầu 3 pha).
Hệ số khuyếch đại:
1 1
6,849
. 0,146



1
1
d
e
R
T p


1
b
p
K


d
m
R
T p
K
ĐI
c
(p)




   
  

1/ Xác định tham số của bộ điều chỉnh.
** Nguyên tắc thiết kế:
Phương pháp phân tích mạch là đi từ trong ra ngoài,phân tích mạch vòng trong rồi mới phân
tích mạch vòng ngoài.Ở đây,ta phân tích mạch vòng trong trước là mạch vòng dòng điện,sau
đó xem cả mạch vòng dòng điện là cả một khâu trong hệ thống điều tốc và tiếp tục thiết kế cho
mạch vòng ngoài là mạch vòng tốc độ.
Trong tín hiệu đo dòng điện thường là dòng tín hiệu xoay chiều,nên phải đặt một khâu lọc tần
số thấp có hằng số thời gian T
on
.Tuy nhiên khâu lọc lại làm cho tín hiệu phản hồi bị trễ.Để cân
bằng sự trễ ta đặt thêm một khâu lọc có cùng hằng số thời gian và tần số đầu vào tín hiệu đặt.
Điện áp phản hồi nhận từ máy phát tốc thường nhấp nhô đổi chiều trong máy điện một chiều
gây ra nên ta cũng đặt một khâu lọc cùng hằng số thời gian va tần số vào tín hiệu đặt
* Sơ đồ cấu trúc trạng thái động như sau:
a.Thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện
* Đơn giản hoá sơ đồ đòng điện:Do T
m
> T

b
β

γ

K
Đ

E
Đ
Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện
GVHD:
Nguyễn Minh Thư
Sv: Lê Đức Anh
6

Xử lý gần đúng: T
m
T
e
p
2
+T


U
d
(p)
1
1
pT
R
e
d



1
1
.
2
 pTpTT
R
pT
mem
d
m

pT
R
m
d

pE

U
d
(p) I
d
(p)
1
1
pT
R
e
d

pT
R
m
d

)( pE
Đ

U
d
(p)


Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện


nên suy ra:
)1).(1(  ppT
oi





1 pT
oi

= 1

pT
i

Điều kiện:


.
1
3
1
oi
T

; (2)
Đặt : K
2

pTpT
K
ei

)( pI
d


*
i
U)( pW
i

)1).(1).(1(
1

 pTppT
R
K
eoi
d
b



)( pI
d

pT
oi

*
i
U

)( pI
d

)( pU
đk

Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện
GVHD:
Nguyễn Minh Thư
Sv: Lê Đức Anh
8

Ta thấy rằng mạch vòngd dòng điện không những chịu ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài mà theo
hệ thống yêu cầu của hệ thống có độ chính xác ca.Do đó ta hiệu chỉnh hệ thống về hệ thống
điển hình loại I với đối tượng điều khiển:
W
đt
(p) =
)1).(1(

e
> T
i

*Xác định tham số bộ điều chỉnh:
Hàm truyền hệ hở của hệ thống sau khi hiệu chỉnh:

)(
)(
pW
Ih
= )(pW
BĐĐ
. )( pW
đt
=
)1.(
.
1
2


pTp
KK
i
pi

=
)1.( 


pi
theo tính năng bám:Theo yêu cầu đặt ra thì lượng quá điều chỉnh dòng điện
max

%

5% nên tra tài liệu ta chọn
max

% = 4,3% hay :
K.
i
T

=0,5

K =
00267,0
5,0
=187,266
Thay giá trị của K vào (*) ta có:
638,1
48.05.0
3.0.07,0.266,187
.


b
de
pi

)100267,0(
266,187
pp

*Kiểm nghiệm các điều kiện gần đúng:
Từ tà liệu ứng với giá trị của
max

% đã cho ta tìm được :
00267,0
455,0455,0

i
ci
T

=170,412
Hàm truyền của đối tượng:
- Theo điều kiện tần số cắt:
601,199
00167,0.3
1
3
1



ci
;(thoã mãn với điều kiện)
- Theo (1) ta có:

Ta có sơ đồ nguyên lý:
p
p
K
pU
pC
R
R
pI
pC
R
R
pU
pi
đk
oi
oi
oi
d
oi
oi
oi
i
1
1
*
1
.
)(
1.

c

2
oi
R

oi
c

2
oi
R

c
piR
vo

U
đk
(p)
pi
R

*
i
U


.K
pi
= 10.0,874 = 8,74 (kΩ);
009,8
10.74,8
10.07,0
.
3
6
1
1

pi
pipipi
R
CCR


(μF)
Toi =
669,0
10.10
00167,0.4
4
4
.
3

oi
oi

=
KppT
K
pTp
K
pTp
K
i
i
i








2
)1(
1
)1(

Mà K.T
i
= 0,5
pT
K
i


.23
1
)(2
1
3
1
2

(4)
)1.( 

pTp
K
i


)(
*
pU
i

)( pI
d

Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện
GVHD:

T

)p +1

1

pT
n

Với
n
T

=T
oi
+ 2T
i

W
n
(p)
12
1


pT
i


(

1
pT
on

W
n
(p)
1
. . .
( 1).(2 1).
d D
m m
i
R K
T p T p T p


 


cd
U


n(p)
12
1


pT


2
1
3
1


Vậy: W
đt
(p) =
)1.()1.(

1
.
3




pTp
K
pTpT
KR
nnm
Đd



Trong đó đặt:K
3

)1(
)1(
)1(
)1(
1
2
2
2
2
2






pTp
pK
pTpT
pKRK
n
n
nm
Đdpn







n
(p)
3
.( 1)
n
K
p T p



cd
U


n(p)
Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện
GVHD:
Nguyễn Minh Thư
Sv: Lê Đức Anh
13


K
pn
=
Đd

P
p
p
n
n
02103,0
1.02103,0
.238,13
)1(






Hàm

truyền sau hiệu chỉnh:
W
ht
(p) = K
n




)1(
1
2
pTp

1

 i
T
;(thoã mãn điều kiện)
-Điều kiện 2:Xử lý gần đúng hằng số thời gian
cn

622,111
00167,0.00267,0.2
1
3
1
2
1
3
1

 oni
TT
;(thoã mãn điều kiện)
e.Thực hiện bộ điều chỉnh:
Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện
GVHD:
Nguyễn Minh Thư
Sv: Lê Đức Anh

C
pn
=
1589,0
10.38,132
02103,0.10
3
6

pn
n
R

(μF)
C
on
=
3
6
10.10
10.01,0.4
4

on
oi
R
T
= 4(μF)
-Kiểm tra lượng quá điều chỉnh của mạch vòng tốc độ:
m


Giả thiết khởi động không tải(Z = 0 )
Ta có:
146,0
16,0.150



đme
dđm
C
RI
n
= 164,384(v/p)
Thay vào (*) ta được: %
max

=72,2.2.1,5.
22,0
01,0
.
1200
384,164
= 1,349 % < 9 %
2
on
R

C
on

2
on
R

2
on
R

Trường ĐHSPKT Vinh
Bài Tập DàiKhoa Điện
GVHD:
Nguyễn Minh Thư
Sv: Lê Đức Anh
15
Vậy với lượng quá điều chỉnh tốc độ khi khởi động không tải đến tốc độ quay định mức
%
max

< 9 % đã thoã mãn.
III.Xây Dựng sơ đồ nguyên lý hệ truyền động:
U

on
/2
R
on
/2
C
on
R
r
R
oi
/2
R
oi
/2
C
oi
-γ
n
(P)
C
oi
R
oi
/2
R
oi
/2
R
pi