1. TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG Biên soạn: Phạm Khánh Tùng Bộ môn Kỹ thuật điện – khoa Sư phạm kỹ thuật http://hnue.edu.vn/directory/tungpk
  2. Giới thiệu + Cấu trúc chung của hệ thống truyền động điện tự động (HT- TĐĐTĐ). + Đặc tính của từng loại động cơ trong các hệ thống truyền động điện tự động cụ thể. + Phân tích các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ và vấn đề điều chỉnh tốc độ trong các hệ “bộ biến đổi - động cơ ”. + Khảo sát quá trình quá độ của HT-TĐĐTĐ với các thông số của hệ hoặc của phụ tải.
  3. Giới thiệu + Tính chọn các phương án truyền động và nguyên tắc cơ bản để chọn công suất động cơ điện. + Các nguyên tắc cơ bản điều khiển tự động HT-TĐĐTĐ. + Phân tích và đánh giá các mạch điều khiển tự động điển hình của các máy hoặc hệ thống đã có sẵn. + Nguyên tắc làm việc của phần tử điều khiển logic. + Tổng hợp các mạch điều khiển logic. + Thiết kế các mạch điều khiển tự động của các máy hoặc hệ thống theo yêu cầu công nghệ.
  4. CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
  5. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1. CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỰ ĐỘNG (TĐĐ TĐ) 1.1. Cấu trúc hệ truyền động điện tự động Khái niệm Hệ truyền động điện tự động (TĐĐ TĐ) là tổ hợp các thiết bị điện, điện tử, v.v. phục vụ cho cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp cho các cơ cấu công tác trên các máy sản suất, cũng như gia công truyền tín hiệu thông tin để điều khiển quá trình biến đổi năng lượng đó theo yêu cầu công nghệ
  6. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Cấu trúc
  7. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Cấu trúc - Phần lực (mạch lực): Lưới điện (nguồn điện) cấp điện năng đến bộ biến đổi (BBĐ) và động cơ điện (ĐC) truyền động phụ tải (MSX). Các bộ biến đổi: + Bộ biến đổi máy điện (máy phát điện một chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại) + Bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà) + Bộ biến đổi điện tử, bán dẫn (chỉnh lưu thyristor, bộ điều áp một chiều, biến tần transistor, thyristor). Động cơ điện: + Một chiều, xoay chiều, các loại động cơ đặc biệt.
  8. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Cấu trúc - Phần điều khiển (mạch điều khiển): + Cơ cấu đo lường + Bộ điều chỉnh tham số và công nghệ. + Khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công nghệ và cho người vận hành. + Mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác hoặc với máy tính điều khiển.
  9. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.2. Phân loại hệ thống truyền động điện tự động - Truyền động điện không điều chỉnh: Động cơ nối trực tiếp với lưới điện, dẫn động quay máy sản xuất với một tốc độ nhất định. - Truyền động có điều chỉnh: Theo cầu công nghệ sản xuất có thể có các hệ truyền động điều chỉnh sau + Truyền động điện điều chỉnh tốc độ + Truyền động điện tự động điều chỉnh mô men, lực kéo + Truyền động điện tự động điều chỉnh vị trí (Các hệ này có thể là hệ truyền động điện tự động nhiều động cơ)
  10. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN - Theo cấu trúc và tín hiệu điều khiển: Truyền động điện tự động điều khiển số, truyền động điện tự động điều khiển tương tự, truyền động điện tự động điều khiển theo chương trình ... - Theo đặc điểm truyền động: Truyền động điện tự động với động cơ điện một chiều, động cơ điện xoay chiều, động cơ bước, v.v. - Theo mức độ tự động hóa: Truyền động không tự động và truyền động điện tự động. - Ngoài ra, còn có hệ truyền động điện không đảo chiều, có đảo chiều, hệ truyền động đơn, truyền động nhiều động cơ, v.v.
  11. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA MÁY SẢN XUẤT VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 2.1. Đặc tính cơ của máy sản xuất + Đặc tính cơ của máy sản xuất là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen cản: Mc = f(ω) + Biểu thức tổng quát: q    M c  M co  (M đm  M co )   đm 
  12. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Khi q = –1, mômen tỷ lệ nghịch với tốc độ, tương ứng các cơ cấu máy tiện, doa, máy cuốn dây, cuốn giấy... (1) Đặc điểm: tốc độ làm việc càng thấp thì mômen cản (lực cản) càng lớn. Khi q = 0, Mc = Mđm = const, tương ứng các cơ cấu máy nâng hạ, cầu trục, thang máy, băng tải, cơ cấu ăn dao máy cắt gọt, ... (2)
  13. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Khi q = 1, mômen tỷ lệ bậc nhất với tốc độ, tương ứng các cơ cấu ma sát, máy bào, máy phát một chiều tải thuần trở (3) Khi q = 2, mômen tỷ lệ bậc hai với tốc độ, tương ứng các cơ cấu máy bơm, quạy gió, máy nén (4)
  14. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Ngoài ra, một số máy sản xuất có đặc tính cơ khác: - Mômen phụ thuộc vào góc quay Mc = f(φ) hoặc mômen phụ thuộc vào đường đi Mc = f(s). Các máy công tác có pittông, các máy trục không có cáp cân bằng có đặc tính thuộc loại này. - Mômen phụ thuộc vào số vòng quay và đường đi Mc = f(ω,s) như các loại xe điện. - Mômen phụ thuộc vào thời gian Mc = f(t) như máy nghiền đá, nghiền quặng.
  15. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện Đặc tính cơ của động cơ điện là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen của động cơ: M = f(ω) + Động cơ điện một chiều kích từ song song hay độc lập (1) + Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp hay hỗn hợp (2) + Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ (3) + Động cơ đồng bộ (4)
  16. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Phân biệt hai loại đặc tính cơ của động cơ điện: + Đặc tính cơ tự nhiên: là đặc tính có được khi động cơ nối theo sơ đồ bình thường, không sử dụng thêm các thiết bị phụ trợ khác và các thông số nguồn cũng như của động cơ là định mức. Mỗi động cơ chỉ có một đặc tính cơ tự nhiên. + Đặc tính cơ nhân tạo hay đặc tính cơ điều chỉnh: là đặc tính cơ nhận được sự thay đổi một trong các thông số nào đó của nguồn, của động cơ hoặc nối thêm thiết bị phụ trợ vào mạch, hoặc sử dụng các sơ đồ đặc biệt. Mỗi động cơ có nhiều đường đặc tính cơ nhân tạo.
  17. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 2.3. Độ cứng đặc tính cơ + Độ cứng đặc tính cơ được dùng để đánh giá và so sánh các đặc tính cơ. M Độ cứng được định nghĩa:   M Đặc tính cơ tuyến tính:   * dM Đặc tính cơ theo hệ đơn vị tương đối: *  d * M *  M / M đm;*   / đm
  18. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Tính theo đồ thị: mM  tg mω Trong đó: mM – tỉ lệ xích của trục mômen mω – tỉ lệ xích của trục tốc độ γ – góc tạo thành giữa tiếp tuyến với trục ω tại điểm xét của đặc tính cơ.
  19. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Đặc điểm độ cứng đặc tính cơ của một số loại động cơ: + Động cơ không đồng bộ: Độ cứng đặc tính cơ có giá trị thay đổi phạm vi rộng (β > 0, β < 0) + Động cơ đồng bộ: Đặc tính cơ tuyệt đối cứng (β ≈ ∞) + Động cơ một chiều kích từ độc lập: Độ cứng đặc tính cơ được gọi là cứng (β >= 40) Độ cứng đặc tính cơ được gọi là mềm (β
  20. CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 3. TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Trạng thái động cơ: Dòng công suất điện (Pđiện ) có giá trị dương nếu như có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành công suất cơ: Pcơ = M.ω Công suất cơ cấp cho máy sản xuất và được tiêu thụ tại cơ cấu công tác của máy. Công suất cơ này có giá trị dương nếu như mômen động cơ sinh ra cùng chiều với tốc độ quay.