Giáo trình Thiết kế thiết bị điều khiển

biến dòng điện khếch đại khâu phản dòng 
Điều chỉnh Ing bằng cách thay đổi U0 .
4, Cảm biến dòng điện : Lờy ra upiIư
	VD: Dùng điện trở Rđo nhỏ để ít ảnh hưởng tới Rư 7mV/100A. Giá trị điện trở Rđo ít phụ thuộc vào môI trường làm việc.
	Thường dùng hệ CL bộ cảm biến phía xoay chiều.
I2
Upi
R0
Iu
Upi = Kccd . UR0
	VD: Dùng CLD cầu 3 pha như hình vẽ, KCLD = 2,34
	URO= R0 . I2BD = R0 5 (v)
	I2= 140A chọn BD loại 150/5 I2BD= < 5A 
 	R0 =I2BD R0 < 1 ôm
	Hệ số phản hồi kpi ==KCLDkbd kiCLt
*, Lấy Uping trong các hệ đảo choir Iư đảo chiềuupi đảo chiều 
Chọn Dng theo trường hợp nguy hiểm nhất khi Iư=Ing Upimax
F
+
-
Bài 4: Tính toán khâu phản hồi tốc độ
Phản hồi dòng dùng để duy trì hay hạn chế IĐ hạn chế M.
Duy trì tự động : Hế có wlv chính xác, độ chính xác 
s% = 100%
s% scp theo yêu cầu công nghệ sản xuất. w nhiễu phụ tải độ cứng ĐTC
Thực tế sử dụng Đ: wdăt = w0 của cấp tốc độ đặt w ssđộ sụt tương đối
M Mđm
Mdm
MM
w
s%=
S’%=
W0
Wo’
Khi wđ càng thấp thì s càng lớn ( wđăt= w0) tính toán khâu phản hồi tốc độ ở cấp w’0 min.
1, Nguyên lí VD: dùng hệ BĐ_Đ
- Điện áp phản hồi tốc độ Upw=Uft=kpw.w
	Uđk= Uđăt –Upw = Uđăt – kpw.w
	Với w= , Ub = kb Uđk=kb (Uđ - wkpw)
w= - 
F
FT
Upw
Udat
Udk
Ub
	w= - -
	w= - 
- Viết phương trình ĐTC thấp nhất tính được s% maxú Uđăt min.
- Nếu tạo ra s% max < scp thì hệ sẽ đạt yêu cầu công nghệ cho trước. Thay vào phưng trình Uđăt= Uđmin , Iư=Iđm s% max= <scp Uđătmin
*, Có thể xét đơn giản wc= const ở tất cả các cấp độ .
Xác định đặc tính cao nhất theo số liệu định mức của hệ xác định theo Đ
	Uđmin=
D_ dảI điều chỉnh tốc độ xác định kpw gần đúng nhanhMdm
wc
wc
2, Sơ đồ thực tế
- Với các hệ điều khiển Đ theo BĐ_Đ, bao giờ cũng xó mặt cả 2 khâu phản hồi theo I ( ngắt), theo w ( liên tục).
I2
R0
Upw=Upww
Udk
Cho trước số liệu Đ, bộ biến đổi , Udkmax, kb , số liệu của quá trình công nghệ sản xuất máy,scp Mmax , Icp , Ing .
Kết quả: Đặc tính tĩnh
Vung 2
Vung 1
M(I)
Idm
Ing
Idg
wmin
wdm
wc
Trước hết tính toán khâu phản hồi tốc độ ( vùng 1 )
a, Xác định các thông số của hệ ứng giá trị định mức
	- Từ số liệu định mức của Đ: wđm nằm trên đường ĐTC cao nhất (có U đăt max )	
	w=Iưđm
 Xác định kpw , Uđmax chọn trước 1 trong 2 thông số đó.
	VD: Chọn trước kpw bằng cách chọn trước bộ cảm biến (FT).VD FT 100v, 1000v/phút.
	Kpw =kpt == xác định Umax
Kiểm tra có BĐ, Uđkmax =10v Udo= Uđmax =220 v
Đã tính Uđmax , kpw , wđm= wmax phảI có Uđkmax= Uđmax- Uđm bpw =10v
b, Tính toán số liệu trên ĐTC thấp nhất
	wmin =Iđm
 xác định Uđăt min womin
Kiểm tra : scp
- Nếu không thoả mãn tăng kpw và tăng kb
	1, Chọn lại cảm biến
	2, Dùng thêm khuếch đại thời gian.
Vùng 2: Tính toán khâu phản hôì dòng.
a, Viết phương trình đặc tính vùng 2 với 2 khâu phản hồi
	Uđk =Uđăt – kpw .w – kpi Iư + kpiIng
	Uđk =( Uđăt + kpiIng ) – Kpw w –kpiIư
Xác định kpi để cho Idg = Inm < Icp ( đã có k , kb , kpw )
- Viết phương trình ĐTC khi có cả 2 khâu phản hồi Uđk = vào Ub=kbUđk
thay Ub vào phương trình tốc độ: w=Iư 
 	w( 1+ )= Uđăt + Ing - Iư
w= Ing - Iư

I
Idm
Ing
W0
wng
wdm
Idg
W0
Cho w = 0; Uđăt = Uđmax ; Iư = Icp tính ra Kpi
Chú ý – Chọn kpw và các thông số tương ứng
	- Trên ĐTC thấp nhất có Uđmin
	- kpi ĐTC cao nhất , với Uđmax
Trong 2 bàI 3, 4 xác định các thông số và đặc tính của hệ BĐ_Đ
Bước 4: Của bản thiết kế bộ BĐ_Đ
Tính kb yêu cầu về KĐ hay không , có đảm bảo scp
Kpw có đảm bảo scp không
Kpi đảm bảo Icp
Chọn Ing :Xác định vùng cần hạn chế dòng và dựng ĐTC của hệ.
Bài 5 : Tính toán và lựa chọn các phần tử chủ yếu trong hệ điều khiển Đ
( là bước 3 trong bàI toán thiết kế điều khiển )
Để tính toán cần có sơ đồ tại thể. VD hệ CL_Đ
D
BA
KC
Ul=U1
U2
KA
1, Bộ chỉnh lưu điều khiển
- BA _V _KC kháng catôt, KA_kháng anôt
- Bộ tạo xung dịch pha TX_DF ( ngoàI ra còn có tb đóng cắt bảo vệ )
- Đ_cho trước bước 2.
	- Số liệu cho truớc của anôt : Pđm, Uđm , Iđm , nđm , D= nđm/nmin
	- Pđm = Pd , Sba , Sa (mạch tảI của chỉnh lưu )
	- Uđm Udmax Udo (điện áp chỉnh lưu lớn nhất )
Udmax , Udo phảI đảm bảo cho Đ làm việc ở chế độ ĐM với Uư = Uđm .
	Udmax = b wđm + IưRut
Udmax Udo hoặc Udo với 
	Rư + Rbđ = Rư + R dc
	RCL = RBA +Rk + XBA
- Tính sơ bộ sụt áp 10% của Đ
	Udmax =Uđm + 10%Uđm
- Tính điện áp yêu cầu thứ cấp của MBA : Udo =u2
u2 = hoặc Udmax= 
- Sơ cấp MBA : u1=u2
- Hệ số biến áp kba=u2/u1
- Dòng điện : Iđm Id Ivan Itb I2 .
	Ivan= ki Id -kitb tia 3 pha là 1/3
	 - Kđt tia 3 pha là
	I2 =kvan Ivan ( thứ cấp biến áp )
	I1= I2 /kba 
Với BA có U1 ; U2 ; I1 ; I2 thì SBA=
2, Cuộn kháng anôt ( cuộn kháng phía xoay chiều của CL )
	*, Tác dụng 
- Để giảm áp nguồn U2
	+ CL không có BA
	+ CL dùng BA không phù hơp ( VD: BA điện lực )
- Giảm tốc độ dòng qua tiristor :
Theo catalog tiristor có (diT/dt) cp hạn chế diT/dt do Xluoi ,XBA .Nếu không đủ thì cần phảI thêm XBA .
ở sơ đồ không có BA
CL có BA : xBA nhỏ không đủ để hạn chế .
BACL có un% lớn ,BAĐL un% = 35 %
BACL có un% = 812 %
*, Cách tính 
a, Tính KA theo tác dụng giảm áp: U2 và U2 yêu cầu (điện áp yêu cầu cần tạo ra Udo/ku)
	Udo=Udmax UđmĐ
UBA = U2 – U2yc
UBA = U2 – U2yc =U nối trên kháng khi U dòng điện 
	IKA =I2BA ( giá trị hiệudụng )
	 SBA –m UkAIkA
b, Tính KA theo 2: tính ra đảm bảo ( di/dt)cp
i
I+1
U2a
U2b
Khi Ti+1 mở có It u2b – u2a =L ; U2dmax L
 	2LKA = L yc – LBA ; IKA = I2BA
3, Khoảng catôt ( kháng phía 1c của CL)
- Lọc thành phần xoay c của dòng điện CL ( dòng tải )
- Hạn chế vùng dòng điện gián đoạn trong tải (iư=id) đảm bảo cho iư ,id liên tục đặc biệt coi trọng trong các sơ đồ CL cấp cho phần ứng Đ. Khi I = nhấp nhô Đ làm việc không ổn định , độ tăng không nhanh hạn chế.
Ud , id
t
t
-Trong các sơ đồ CL thuận nghịch dùng trong các hệ thuận nghịch ( hệ truyền động đảo chỉều )
Hạn chế dòng điện kí sinh trong 2 nhóm thuận và nghịch của CL dòng cân bằng Icb .
a, Tính kc để lọc thành phần xoay chiều của id (iư)
	uđ= f(t) 
 ud - udo =
Thành phần xoay c có chứa các sóng hàI tần số khác nhau 
	Fk=kmf (f_lưới dòng thứ cấp MBA, m_số fa, k_bậc sóng hài)
Hiệu dụng Uk= k=1 lớn nhất
Chỉ cần tính khả năng lọc để hạn chế dòng có k=1sóng hàI cơ bản
Uk=1 Id(k=1) = Lyc với Id( k=1 )10%Iđm
Lycmax khi 
Phép tính theo D wmint = wđm/D udmin=udomax =kwmin+Iđm(Rư+RCL) tìm được U(k=1, )
 Lyc = Lyc = Lyc – LưĐ
b, Tính khỏang cách hạn chế dòng gián đoạn trong phần ứng Đ: Cần biết ĐT vạn năng của bộ CL
Id*
tg
E*
	Ta có E* = ; I*d = ; I2m = ; R=RBA+Rư
- Tính giá trị ( ứng với wmin, udmin )
- Xác định dòng điện không tải của Đ :I0 = 10%IđmIo* = I0’ /I2m. Đặt I0* lên trục hoành , dòng trên đồ thị của họ ĐTV lên đồ thị có tg( góc pha của mạch CL). 
	ik = - iư -iBA 
c, Tính khoảng cách trong các bộ tự động đảo choir , hạn chế dòng cân bằng giữa 2 nhóm CL
KCB
T
- Khi điều khiển chung đã chọn ud1 ud2 nhưng vẫn chịu ud1 khác ud2 tại từng thời điểm.
- Icb sinh ra do ucb= ud1- ud2 Icb< Icbcp .(10%Iđm ).
	Icb = , tính ucb theo sơ đồ nối mỗi nhóm CL và sơ đồ nối 2 nhóm CL.
 Tìm ra icb Icb cho Icbcp đã cho trong TLTK đường cong ucb=f()
So do cau 3fa song song nguoc
So do tia 3fa song song nguoc
Ucb*
300
600
U*cb =	
Lờy giá trị Ucbmax của sơ đồ Lkc = ( -2LBA )
Bài 6: Chọn phần tử và tính toán đặc tính công tác của hệ đk đkđb bằng bộ đc pha thyistor
1, Sơ đồ nguyên lí ĐK của hệ ( hệ đk Đ 3fa )
- Dùng bộ biến đổi điện áp xoay chiều ( bộ điều chỉnh fa T ) 3 fa đối xứng và không đối xứng.
+, Loại 3fa đối xứng có thể dùng: - có dây trung tính
	 - không có dây trung tính
+, Loại 3fa không đối xứng có thể dùng :
2fa có T song song ngược, 
3fa mỗi pha dùng D-T ngược
Udk
 A
B
C
A(b)
Điều khiển tốc độ dảI điều chỉnh rộng hơn, đặc tính tốt hơn
 A
B
C
 A
 C
( c )
( d )
Dạng đặc tính không đối xứng nên không dùng để điều khiển tốc độ mà chỉ dùng khởi động.
(a,b)
 U1
3fa giong nhau
( C ) pha A,C điện áp giống ( a,b )
 pha B giống điện áp lưới
(d) không đối xứng trong mỗi pha
2, Nguyên lí điều chỉnh điện áp trong hệ DC_U
R2f co dinh
Udk
Ul =const
U1=var
- Xem dạng ĐTC nhân tạo khi biến thiên u1 :
	Mth U21 ; sth=const= sth tựnhiên ; Mmm U12 
Xác định giá trị U1 cần thiết theo yêu cầu điều khiển.
Đ đã cho Pđm ; wđm ; Uđm ; nđm ;cos ; cos ; cos
=Mth/Mđm ; kM=Mnm/Mđm ; ki =Inm/Iđm ;
	 ĐTC: M = với Mth = Mđm ; sth=sđm
( Nếu cho thông số cấu tạo Mth=; sth=
M
Mth
Mnm
W
 sth
 Mnmth
Udm
U1
Nếu yêu cầu hạn chế Mkđ thì phảI cho trước Mnm nhân tạo
 Mnmnt=Mnmtn( U1/U1đm)2 U1 cần thiết
Nếu yêu cầu điều chỉnh tốc độ thì phảI cho toạ độ điểm công tác thì dựng đường đặc tính công tác cơ có:
	Sth =sthtựnhiên
	Mth tìm ra từ phương trình đặc tính cơ U1 cần thiết
*, Phương pháp điều chỉnh U1 thử tách ra 1 pha trong sơ đồ đối xứng và có dây trung tính. Các pha làm việc độc lập với nhau.
A
N
iT
iT , của tải
It2
U1
I1t
t
U1=f() ; i1=f()
	Điện áp trên s không sin
	 Dòng điện trên s không liên tục ảnh hưởng tới độ phát nóng D
Sóng điều hoà bậc nhất U1 xác định U1 nhờ chuỗi furie = f()
- Phương trình đường cong U1= f(t với () cho theo bảng số và đồ thị) phụ thuộc vào sơ đồ bộ BĐ. a,b có khác nhau nhưng dạng giống nhau.
0,4
1
300
600
900
0,1
0,8
=300
=600
=880
Từ yêu cầu công nghệ Mnmth và wtv cần
Đã biết u1 yêu cầu đỗi với động cơ đó là u1 (1)
Xác định ở chế độ làm việc tương ứng
Tong tính toán lấy gía trị gần đúng.
Tính toán quá trình khởi động = const
Tính toán về điều chỉnh tốc độ =const
Tính toán không tải: =const
Biết u1, => tìm ra uđk
650
umax
udk
HĐ xung
SS
DF
Udk
Udfa
chỉnh lưu dùng điện áp tia 0 – 90- 180
ĐCF xoay choir 0 – 180 – 360
đồ thị có thể sử dụng ngược lại => u1 => Đ làm việc ở chế độ nào
3, xây dựng đặc tính vào ra ( đặc tính điều chỉnh ) của bộ biến đổi
( bộ ĐCF ) u1 = f(uđk)
khi đã biết sơ đồ và thông số phụ tải
	U1 là U1(1) từ phụ tảI biết và 
=const => =f() = f()
	kết hợp quan hệ uđk =f() => u1=f(uđk)
180
U1
U1
ul
Udkmax
Udk
Hàm truyền của bộ biến đổi ĐCF : wĐCF(p) = uBĐ
 chu kì điện áp lưới.