Th¸i Nguyªn, 10/24/12
1
CÁC NGUYÊN T
CÁC NGUYÊN T
CẮ
CẮ
ĐK TĐ TĐĐ
ĐK TĐ TĐĐ
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
2
PhÇn II: CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TỰ
ĐỘNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

ξ 1.1 Khái niệm chung

ξ 1.2 Khống chế tự động theo nguyên tắc thời gian

ξ 1.3 Khống chế tự động theo nguyên tắc tốc độ

ξ 1.4 Khống chế tự động theo nguyên tắc dòng điện
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
3
ξ 1.1 Khái niệm chung

Theo yêu cầu công nghệ của máy hay cơ cấu sản xuất,
các hệ thốngtruyền động điện tự động đều được thiết kế
tính toán để làm việc ở những trạng thái ( hay chế độ ) xác
định .

Những trạng thái làm việc của hệ thống truyền động
điện tự động có thể được đặc trưng bằng các thông số như

: tốc độ động cơ truyền động hay của cơ quan chấp hành
máy sản xuất , dòng phần ứng của động cơ hay dòng kích
thích của động cơ một chiều , mô men phụ tải trên trục
động cơ truyền động .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
4
Tuỳ theo quá trình công nghệ mà các thông số trên có
thể lấy giá trị khác nhau . Việc chuyển từ giá trị này đến
giá trị khác được thực hiện tự động nhờ hệ thống điều
khiển .

Như vậy về thực chất điều khiển tự động là đưa vào
hoặc đưa ra khỏi hệ thống những phần tử , thiết bị nào đó (
chẳng hạn : điện trở , điện kháng , điện dung , khâu hiệu
chỉnh ) để thay đổi một hoặc nhiều thông số đặc trưng hoặc
để giữ một thông số nào đó không thay đổi khi có sự thay
đổi ngẫu nhiên của thông số khác .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
5

Để tự động điều khiển hoạt động của truyền động điện ,
hệ thống điều khiển phải có những cơ cấu , thiết bị thụ
cảm được giá trị các thông số đặc trưng cho chế độ công
tác của truyền động điện.

Trong hệ thống điều khiển gián đoạn các phần tử thụ
cảm này phải làm việc theo các ngưỡng chỉnh định
được . Nghĩa là khi thông số được thụ cảm đến trị số
ngưỡng đã đặt , phần tử thụ cảm theo thông số này sẽ
bắt đầu làm việc phát ra một tín hiệu đưa đến phần tử

chấp hành . Kết quả là sẽ đưa vào hoặc đưa ra khỏi
mạch động lực những phần tử cần thiết .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
6
Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử
thụ cảm được thời gian của quá trình ( từ một mốc thời
gian nào đó ) ta nói rằng hệ điều khiển theo nguyên tắc
thời gian .

Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử
thụ cảm được tốc độ ta nói rằng hệ điều khiển theo
nguyên tắc tốc độ .

Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử
thụ cảm được dòng điện ta nói rằng hệ điều khiển theo
nguyên tắc dòng điện .

Ngoài ra có thể điều khiển theo nhiệt độ , theo mô men ,
theo chiều công suất
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
7
Quá trình điều khiển hệ thống truyền động điện có thể
chia ra những quá trình sau :

Tự động điều khiển quá trình mở máy ( khởi động) .

Tự động điều khiển quá trình làm việc ( duy trì một
thông số nào đó theo một quy luật cho trước )

Tự động điều khiển quá trình hãm dừng máy .


Một nhiệm vụ điều khiển đơn giản nhưng thường gặp là
điều khiển quá trình mở máy và quá trình dừng máy các
thống truyền động điện không thay đổi khi có sự thay đổi
ngẫu nhiên của thông số khác .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
8

Khi mở máy các động cơ công suất trung bình và lớn
Khi mở máy các động cơ công suất trung bình và lớn
người ta phải tiến hành
người ta phải tiến hành
hạn chế dòng khởi động
hạn chế dòng khởi động
nhờ
nhờ
các thiết bị như : điện trở , diện kháng , biến áp tự
các thiết bị như : điện trở , diện kháng , biến áp tự
ngẫu . Quá trình khởi động xong ta phải loại trừ các
ngẫu . Quá trình khởi động xong ta phải loại trừ các
thiết bị hạn chế đó ra.
thiết bị hạn chế đó ra.

VD ; Sơ đồ lắp điện trở phụ vào mạch phần ứng động
VD ; Sơ đồ lắp điện trở phụ vào mạch phần ứng động
cơ một chiều kích thích độc lập và vào mạch rô to
cơ một chiều kích thích độc lập và vào mạch rô to
động cơ không đồng bộ rô to dây quấn .
động cơ không đồng bộ rô to dây quấn .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12

9
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
10
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
11


Từ việc nghiên cứu các
Từ việc nghiên cứu các
đặc tính tĩnh và động
đặc tính tĩnh và động
ta thấy
ta thấy
rằng có thể đóng cắt các điện trở phụ tại các thời điểm
rằng có thể đóng cắt các điện trở phụ tại các thời điểm
t
t
1
1
, t
, t
2
2
hoặc tại các giá trị tốc độ
hoặc tại các giá trị tốc độ
n
n
1
1
, n

, n
2
2
hoặc tại các giá trị
hoặc tại các giá trị
dòng điện ( mô men)
dòng điện ( mô men)
I
I
1
1
, I
, I
2
2
( M
( M
1
1
, M
, M
2
2
)
)
từ đó hình thành
từ đó hình thành
nên 3 nguyên tắc khống chế cơ bản như sau :
nên 3 nguyên tắc khống chế cơ bản như sau :
+ Nếu sử dụng các

+ Nếu sử dụng các
thiết bị đo được thời gian
thiết bị đo được thời gian
( rơ le thời
( rơ le thời
gian ) và tại các thời điểm thích hợp phát lệnh điều
gian ) và tại các thời điểm thích hợp phát lệnh điều
khiển vào mạch ta được nguyên tắc khống chế tự động
khiển vào mạch ta được nguyên tắc khống chế tự động
theo thời gian.
theo thời gian.
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
12
+ Nếu sử dụng các
+ Nếu sử dụng các
thiết bị đo được tốc độ
thiết bị đo được tốc độ
và tại các giá
và tại các giá
trị tốc độ thích hợp phát lệnh điều khiển vào mạch ta
trị tốc độ thích hợp phát lệnh điều khiển vào mạch ta
được nguyên tắc khống chế tự động theo tốc độ .
được nguyên tắc khống chế tự động theo tốc độ .
+ Nếu sử dụng các
+ Nếu sử dụng các
thiết bị đo được dòng điện
thiết bị đo được dòng điện
( ro le
( ro le
dòng điện ) và tại các giá trị dòng điện thích hợp

dòng điện ) và tại các giá trị dòng điện thích hợp
phát lệnh điều khiển vào mạch ta được nguyên tắc
phát lệnh điều khiển vào mạch ta được nguyên tắc
khống chế tự động theo dòng điện .
khống chế tự động theo dòng điện .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
13
ξ 1.2 Khống chế tự động theo nguyên tắc
thời gian

1: Nội dung nguyên tắc :

Khống chế tự động theo nguyên tắc thời gian dựa trên cơ sở
là thông số mạch động lực biến đổi theo thời gian để từ đó
phát tín hiệu điều khiển vào mạch ở những thời điểm thích
hợp , các thời điểm đó được xác định dựa trên việc tính toán
quá trình quá độ trong động cơ .

Giả thiết rằng ta có các quan hệ n= f(M
đ
) và n = f(M
C
) là các
quan hệ tuyến tính . Thì thời gian cần thiết để mở máy động
cơ từ tốc độ n
1
đến tốc độ n
2
được xác định:



Th¸i Nguyªn, 10/24/12
14

Trong trường hợp mô men động là một đường bất kỳ , ta phải
Trong trường hợp mô men động là một đường bất kỳ , ta phải
chia nó ra thành các đoạn thằng khác nhau và dựa vào từng
chia nó ra thành các đoạn thằng khác nhau và dựa vào từng
đoạn đó để tính thời gian chỉnh định của các cấp cần thiết theo
đoạn đó để tính thời gian chỉnh định của các cấp cần thiết theo
(1) và (2)
(1) và (2)
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
15

Thời gian tính theo (1) và (2) là thời gian kể từ lúc bắt
đầu cắt điện trở khởi động ra khỏi mạch do đó nó bao
gồm cả thời gian tác động riêng của khí cụ khống chế
nên thời gian chỉnh định thực tế sẽ là :

T
KC
= t – t
r

Trong đó t
r
:

là thời gian tác động riêng của khí cụ khống

chế .
2: Một số sơ đồ đặc trưng

a. Sơ đồ mở máy động cơ một chiều kích từ độc lập qua
hai cấp điện trở phụ và hãm động năng kích từ độc lập .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
16

.
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
17

Giới thiệu sơ đồ :
Sơ đồ dùng hai rơ le thời gian R
th1
, R
th2
để mở máy tự
động qua hai cấp điện trở phụ trong mạch phần ứng .
Rơ le thời gian RH: để khống chế tự động khi hãm động
năng .

Hoạt động của sơ đồ :
Mở máy : ấn nút mở máy M, công tắc tơ K có điện ,
đóng tiếp điểm thường mở K tự duy trì và tiếp điểm
thường mở K trên mạch động lực động cơ được nối với
lưới và mở máy với toàn bộ điện trở phụ . Đồng thời
lưới và mở máy với toàn bộ điện trở phụ . Đồng thời
RH có điện chuẩn bị cho quá trình hãm động năng.
RH có điện chuẩn bị cho quá trình hãm động năng.

Th¸i Nguyªn, 10/24/12
18

K có điện , tiếp điểm thường kín K mở, do đó R
th1
mất
điện, sau khoảng thời gian chỉnh định t
1
tiếp điểm
thường kín đóng chậm R
th1
đóng cấp điện cho công tắc
tơ 1K , tiếp điểm thường mở 1K đóng ngắn mạch cấp
điện trở phụ thứ nhất làm cho rơ le thời gian R
th2
mất
điện. Sau thời gian chỉnh định (t
2
–t
1
) tiếp điểm thường
kín đóng chậm R
th2
đóng cấp điện cho 2K, tiếp điểm
thường mở 2K đóng ngắn mạch nốt cấp điện trở phụ
thứ hai , đưa động cơ làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
19

+ Dừng máy : ấn nút dừng D , công tắc tơ K mất điện ,

rơ le thời gian RH mất điện nhưng tiếp điểm RH chưa
mở vì vậy công tắc tơ H có điện , điện trở hãm được
đưa vào song song với phần ứng động cơ và xảy ra quá
trình hãm động năng . Khi hết thời gian mở chậm tiếp
điểm RH­ mở ra , H mất điện , điện trở hãm được loại
ra khỏi mạch , động cơ được hãm tự do .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
20
b: Sơ đồ mở máy động cơ không đồng bộ rô to dây quấn
b: Sơ đồ mở máy động cơ không đồng bộ rô to dây quấn
qua hai cấp điện trở phụ
qua hai cấp điện trở phụ
:
:
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
21
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
22
•
Giới thiệu sơ đồ :
Giới thiệu sơ đồ :
•


Để hạn chế dòng điện mở máy người ta đưa vào rô to
Để hạn chế dòng điện mở máy người ta đưa vào rô to
động cơ điện trở phụ gồm hai cấp . Việc ngắn mạch hai
động cơ điện trở phụ gồm hai cấp . Việc ngắn mạch hai
cấp điện trở phụ trong quá trình mở máy theo nguyên
cấp điện trở phụ trong quá trình mở máy theo nguyên

tắc thời gian nhờ hai rơ le thời gian R
tắc thời gian nhờ hai rơ le thời gian R
th1
th1
và R
và R
th2
th2


Th¸i Nguyªn, 10/24/12
23

Hoạt động của sơ đồ :
Hoạt động của sơ đồ :




Đóng cầu dao CD , ấn nút mở máy M , công tắc tơ K
Đóng cầu dao CD , ấn nút mở máy M , công tắc tơ K
có điện , động cơ được nối vào lưới và tiến hành mở
có điện , động cơ được nối vào lưới và tiến hành mở
máy với toàn bộ
máy với toàn bộ
đ
đ
iện trở phụ trong mạch rô to ,
iện trở phụ trong mạch rô to ,
đồng thời K có điện thì rơ le thời gian R

đồng thời K có điện thì rơ le thời gian R
th1
th1
cũng có
cũng có
điện , sau khoảng thời gian t
điện , sau khoảng thời gian t
1
1
tiếp điểm thường mở
tiếp điểm thường mở
đóng chậm R
đóng chậm R
th1
th1
đóng cấp điện cho công tắc tơ 1K
đóng cấp điện cho công tắc tơ 1K
đóng cấc tiếp điểm thường mở 1K ở mạch động lực
đóng cấc tiếp điểm thường mở 1K ở mạch động lực
ngắn mạch cấp điện trở phụ thứ nhất ,
ngắn mạch cấp điện trở phụ thứ nhất ,
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
24

đồng thời tiếp điểm thường mở 1K ở mạch khống
đồng thời tiếp điểm thường mở 1K ở mạch khống
chế cũng đóng cấp điện cho rơ le thời gian R
chế cũng đóng cấp điện cho rơ le thời gian R
th2
th2

, sau
, sau
thời gian chỉnh định t
thời gian chỉnh định t
2
2
– t
– t
1
1
tiếp điểm thường mở
tiếp điểm thường mở
đóng chậm R
đóng chậm R
th2
th2
đóng cấp điện cho 2K ngắn mạch
đóng cấp điện cho 2K ngắn mạch
nốt cấp điện trở phụ thứ hai , động cơ chuyển sang
nốt cấp điện trở phụ thứ hai , động cơ chuyển sang
làm việc trên đặc tính tự nhiên .
làm việc trên đặc tính tự nhiên .
Th¸i Nguyªn, 10/24/12
25

Các nhân tố ảnh hướng đến phương pháp khống chế
Các nhân tố ảnh hướng đến phương pháp khống chế
tự động theo nguyên tắc thời gian :
tự động theo nguyên tắc thời gian :
­

­
Ảnh hưởng của mô men cản trên trục động cơ :
Ảnh hưởng của mô men cản trên trục động cơ :


Việc chỉnh định thời gian của các rơ le thời gian được
Việc chỉnh định thời gian của các rơ le thời gian được
tiến hành trên cơ sở các đồ thị đặc tính khởi động
tiến hành trên cơ sở các đồ thị đặc tính khởi động
được xây dựng theo các số liệu tính toán .
được xây dựng theo các số liệu tính toán .




Trong thực tế làm việc của hệ thống nếu các thông số đó
Trong thực tế làm việc của hệ thống nếu các thông số đó
dao động sai khác với tính toán thì các thời gian đã đặt
dao động sai khác với tính toán thì các thời gian đã đặt
của các rơ le là không phù hợp nữa .
của các rơ le là không phù hợp nữa .