Giáo trình Tổng hợp điều khiển hệ điện cơ: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 1 của giáo trình "Tổng hợp điều khiển hệ điện cơ" cung cấp cho học viên những nội dung về: khái niệm và chỉ tiêu cơ bản của hệ điện cơ; tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều; hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều nhiều mạch vòng;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Tổng hợp điều khiển hệ điện cơ: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNGNINH TS. Đỗ Chí Thành Ths. Nguyễn Văn Chung Ths. Bùi Thị Thêm GIÁO TRÌNH TỔNG HỢP ĐIỀU KHIỂN HỆ ĐIỆN CƠ DÙNG CHO TR NH Đ ĐẠI HỌC QUẢNG NINH - 2020 Lời mở đầu Giáo trình Tổng hợp điều khiển hệ điện cơ được biên soạn là nhằm cung cấp tài liệu học tập cho sinh viên học ở trình độ đại học, tài liệu giảng dạy của giảng viên ngành công nghệ điều khiển và tự động hóa của Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, phục vụ cho sự nghiệp đào tạo, cải cách giáo dục của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đặc biệt là đào tạo theo hệ thống tín chỉ và còn làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật, kỹ thuật viên hiện đang công tác trong lĩnh vực Tự động hóa. Để đáp ứng yêu cầu đó, giáo trình đã giới thiệu một cách có hệ thống các kiến thức cơ bản, thể hiện đầy đủ các nội dung theo yêu cầu của chương trình đào tạo, giáo trình gồm 7 chương: Chương 1. Những khái niệm và chỉ tiêu cơ bản của hệ điện cơ; Chương 2. Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ động cơ điên một chiều; Chương 3. Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều nhiều mạch vòng; Chương 4. Hệ thống truyền động tiristor - Động cơ (T-Đ); Chương 5. Hệ thống truyền động động cơ một chiều sử dụng bộ biến đổi một chiều - một chiều (xung điện áp); Chương 6. Các loại hình cơ bản của hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ - Hệ thống điều tốc điều chỉnh điện áp; Chương 7. Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều không đồng bộ bằng phương pháp thay đổi tần số. Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã cố gắng bám sát đề cương của chương trình học phần đã được phê duyệt của Trường, kết hợp với kinh nghiệm giảng dạy môn học này trong nhiều năm, đồng thời có chú ý đến đặc thù đào tạo các ngành của Trường. Tuy nhiên, trong quá trình biên soạn do điều kiện tài liệu tham khảo bị hạn chế nên chắc chắn rằng cuốn sách còn nhiều thiếu sót. Rất mong bạn đọc góp ý xây dựng. Xin chân thành cảm ơn. Các tác giả CHƯƠNG 1. NHỮNG KHÁI NIỆM VÀ CHỈ TIÊU CƠ BẢN CỦA HỆ ĐIỆN CƠ 1.1. Khái niệm chung về hệ điện cơ 1.1.1. Khái niệm chung Hệ điện cơ là các hệ thống dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng và khống chế tự động cơ năng đó. Phần cơ bản của hệ điện cơ là hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện (ĐCTĐTĐĐ). Mục tiêu cơ bản của hệ ĐCTĐTĐĐ là phải đảm bảo giá trị yêu cầu của các đại lượng điều chỉnh mà không phụ thuộc tác động của các đại lượng nhiễu lên hệ điều chỉnh. Hệ thống ĐCTĐTĐĐ có cấu trúc chung được trình bày trên hình 1.1. Hình 1.1. Cấu trúc chung của hệ ĐCTĐTĐĐ trong hình 1.1: M - là động cơ điện dùng để truyền động cho máy sản xuất (MSX). Động cơ (M) là khâu làm nhiệm vụ biến đổi điện năng thành cơ năng để cung cấp cho máy sản xuất, động cơ điện có thể là động cơ điện một chiều, động cơ điện xoay chiều không đồng bộ và đồng bộ, các loại động cơ bước,… BĐ - là bộ biến đổi trong hệ thống thường có hai chức năng: Chức năng thứ nhất là biến đổi năng lượng điện từ dạng này sang dạng khác, thích ứng với động cơ truyền động; chức năng thứ hai là mang thông tin điều khiển để điều khiển các tham 1 số đầu ra của bộ biến đổi như: công suất P, điện áp U, dòng điện I, tần số f,…Bộ biến đổi ở đây có thể là: Khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, máy phát điện một chiều, bộ biến đổi bán dẫn,… R - là bộ điều chỉnh nhận tín hiệu thông báo các sai lệch về trạng thái làm việc của hệ thống tự động thông qua việc so sánh giữa tín hiệu đặt THĐ và tín hiệu đo lường các đại lượng đầu ra của hệ thống. Tín hiệu sai lệch này khi qua bộ điều chỉnh R sẽ được khuếch đại và tạo hàm chức năng điều khiển (tích phân, vi phân) sao cho đảm bảo chất lượng động và tĩnh của hệ thống tự động. Tín hiệu đầu ra của bộ điều chỉnh được dùng để điều chỉnh bộ biến đổi (BBĐ). ĐL - là khâu đo lường có nhiệm vụ biến đổi dạng tín hiệu đầu ra về dạng tín hiệu điện áp hoặc dòng điện phù hợp với tín hiệu đặt và có giá trị tỉ lệ với đại lượng điều chỉnh đầu ra. Trong thực tế, các đại lượng điều chỉnh của hệ thống truyền động tự động có thể là mô men quay, tốc độ, vị trí. Để đảm bảo chất lượng của hệ, thường có nhiều mạch vòng điều chỉnh như: mạch vòng điều chỉnh điện áp, dòng điện, tốc độ, từ thông, vị trí,… 1.1.2. Phân loại hệ điện cơ Việc phân loại hệ thống điều chỉnh tự động truyền động điện thường có nhiều cách, tuỳ vào mục đích. a) Phân loại theo động cơ truyền động: - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động cơ một chiều; - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ; - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động cơ xoay chiều đồng bộ; - Hệ ĐCTĐTĐĐ dùng động cơ bước; …. b) Phân loại theo bộ điều chỉnh và tín hiệu vào bộ điều chỉnh: - Hệ ĐCTĐTĐĐ có bộ điều chỉnh tương tự (analog); 2 - Hệ ĐCTĐTĐĐ có bộ điều chỉnh số (digital); - Hệ ĐCTĐTĐĐ có bộ điều chỉnh lai tương tự - số (analog - digital); c) Phân loại theo cấu trúc hoặc thuật toán điều khiển: - Hệ ĐCTĐTĐĐ điều khiển thích nghi; - Hệ ĐCTĐTĐĐ điều khiển mờ. d) Phân loại theo nhiệm vụ chung: - Hệ ĐCTĐTĐĐ duy trì đại lượng điều chỉnh (đại lượng ra) theo lượng đặt trước không đổi. Ví dụ: Hệ duy trì tốc độ, … - Hệ ĐCTĐTĐĐ tùy động (hệ bám), là hệ điều khiển vị trí yêu cầu điều khiển tự động lượng ra theo lượng đặt biến thiên tùy ý. Các hệ này thường gặp ở các các hệ truyền động quay anten, ra đa, cơ cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, … - Hệ ĐCTĐTĐĐ điều khiển chương trình, thực ch ...