Khảo sát các ảnh hưởng do nhiễu tác động của hai hệ lực hướng tâm vuông góc trong ổ đỡ từ

Nội dung bài viết là Khảo sát ổ đỡ từ dưới tác động của lực hướng tâm theo một phương hoàn toàn tương tự như một bộ treo từ tính với mô hình toán học của hệ điều khiển tự động có một đầu vào và một đầu ra (SISO), đã được trình bày tại các bài báo trước đây [5][6].
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát các ảnh hưởng do nhiễu tác động của hai hệ lực hướng tâm vuông góc trong ổ đỡ từNguyễn Thanh BìnhTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ86(10): 39 - 42KHẢO SÁT CÁC ẢNH HƯỞNG DO NHIỄU TÁC ĐỘNG CỦA HAI HỆ LỰCHƯỚNG TÂM VUÔNG GÓC TRONG Ổ ĐỠ TỪNguyễn Thanh Bì nh *Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái NguyênTÓM TẮTKhảo sát ổ đỡ từ dưới tác động của lực hướng tâm theo một phương hoàn toàn tương tự như mộtbộ treo từ tính với mô hình toán học của hệ điều khiển tự động có một đầu vào và một đầu ra(SISO), đã được trình bày tại các bài báo trước đây [5][6]. Nhưng trong thực tế, ổ từ luôn chịu tácđộng của hai hệ lực hướng tâm vuông góc nhau (hai phương nhưng theo 4 hướng ngược nhau từngđôi một ( x và - x ; y và - y )). Khi hai lực hướng tâm vuông góc bị lệch khỏi trục x và y (do cácnhiễu tác động), tức là chúng không thẳng hàng thì sẽ xuất hiện sự giao thoa giữa hai hệ trục đó.Lúc này khảo sát ổ đỡ từ sẽ phải sử dụng mô hình nhiều đầu vào nhiều đầu ra (MIMO).Từ khóa: lực hướng tâm, mô hình nhiều đầu vào nhiều đầu raMÔ HÌNH TOÁN HỌCMô hình toán học cho hệ thống ổ từ được chodưới đây, [7]:2my   Fi ( y, I i )  F0 y ,i 1(1)4mx   Fj ( x, I j )  F0 xj 3Ở đó, y(t ), y (t ), y(t ) biểu diễn cho vị trí,vận tốc, gia tốc của Roto một cách tương ứng,dọc theo trục y. x(t ), x(t ), x(t ) biểu diễn vịtrí, vận tốc và gia tốc của Roto một cáchtương ứng dọc theo phương x; m biểu diễnkhối lượng của Roto, Fj ( y, I i ), i  1, 2 vàFj ( x, I j ), j  3, 4 chỉ các lực được tạo ra bởimỗi mạch điện từ; I i , i  1, 2 và I j , j  3, 4biểu diễn dòng trong mỗi cuộn dây Stator.F0 y và F0 x là các lực nhiễu. Mô hình cảm ứngtừ thông liên kết vòng cho phép chúng ta tínhtoán mô hình với lực được tạo ra bởi các phađiện như sau [7]: IiFi ( y, I i )   i ( y, I i )dI i ,i  1, 2y 0(2) IjFj ( x, I j )    j ( x, I j )dI j , j  3, 4x 0Trong đó, i ( y , I i ) và  j ( x, I j ) biểu diễnmô hình từ thông liên kết vòng (cảm ứng từthông liên kết vòng). Ngoài ra, mô hình từthông liên kết vòng cho phép chúng ta tínhtoán các động lực phân hệ (hệ con) điện cho(33)các pha hệ điện như [7]:Li ( y, I i ) Ii  Ri I i  Bi ( y, I i ) y  ui , i  1, 2,(3)L ( x, I ) I  R I  B ( x, I ) x  u , j  3, 4.jjjjjjjjVới ui và u j chỉ điện áp đầu vào, Ri và R jchỉ điện trở; các đại lượng điện cảm Li ( y, I i )và L j ( x, I j ) mà được giả sử là các số dương.Bi ( y, I i ) và B j ( x, I j ) là độ từ cảm, điện cảmvà độ từ cảm được tính như sau:Li ( y, I i )  ( x, L j )i ( y, I i ), L j ( x, I j )  j,I iI jBi ( y, I i )  ( x, I j )i ( y, I i ), B j ( x, I j )  i.yxHình 1 [3] trình bày mặt cắt ngang của mộtdạng ổ đỡ từ thông dụng. 8 cực được chia thành4 nam châm điện tức là các nam châm điệnđược đánh số thứ từ từ 1 đến 4 trên hình vẽ.Với một dòng điện i1 trong một cuộn dây,nam châm 1 sinh ra một lực hướng tâm F1Tel:0989846989Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên39http://www.lrc-tnu.edu.vnNguyễn Thanh BìnhTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆtheo chiều x, nhưng trái lại nam châm 3 sinhra một lực hướng tâm có chiều ngược lại (–x).Nam châm 2 và 4 cũng sinh ra 2 lực hướngtâm theo phương y và có chiều ngược nhau.Hình 1. Ổ đỡ từ chịu tải hướng tâmTrong ổ đỡ từ, có 2 cặp lực hướng tâm vuônggóc là các lực theo phương x vuông góc vớicác lực theo phương y. Như đã nói ở trên, 4nam châm làm việc trong 4 kiểu khác nhauvới các cường độ dòng điện trong 4 namchâm được điều chỉnh một cách độc lập. Nhưvậy cần 8 cuộn dây để nối giữa ổ đỡ từ với 4bộ điều chỉnh dòng điện.TÁC ĐỘNG TƢƠNG HỖ CỦA HAI HỆ LỰCHƢỚNG TÂM KHÔNG THẲNG HÀNGCác lực hướng tâm được sinh ra mong muốnlà thẳng hàng trong hệ hai trục vuông góc, cáctrục này thường trùng các chuyển vị x và y .Tuy nhiên, có một vài nguyên nhân gây ra sựlệch trục của lực hướng tâm tức là khi chúngkhông thẳng hàng theo hai trục x và y . Giả sửrằng một nam châm điện của một ổ đỡ từđược cấu tạo với một độ lệch tại một góctương ứng với các sensor chuyển vị hướngtâm. Phương của lực hướng tâm sinh ra có mộtsai lệch vị trí góc mà dẫn đến giao thoa cácphần tử lực theo phương x và y. Các nguyênnhân có thể gây nên giao thoa như sau [3]:a. Từ thông do các dòng điện xoáy(dòngđiện phuco ) có thể sinh ra một độ trễ tronglực hướng tâm. Tại vận vận tốc quay cao vàvới một rotor đặc , các dòng xoáy phân bốtrên bề mặt một rotor , gây nên các phần tửtrễ pha trong sự phân bố sóng từ thông tươngSố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên86(10): 39 - 42ứng với rotor . Độ trễ pha này trong từ thôngdẫn đến sai lệch hướng đối với các lựchướng tâm sinh ra.b. Hiệu ứng hồi chuyển (hiệu ứng con quay) làbiểu hiện bằng chuyển vị hướng tâm ngắn làmviệc với các rotor hướng kính lớn. Hiệu ứnghồi chuyển sinh ra lực hướng tâm giao thoa.c. Trong động cơ không dùng ổ , phương củalực hướng tâm chứa các sai ...