Đề tài Nghiên cứu hệ thống điều khiển dosimat cho cân băng

LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan bản đồ án này dưới sự hướng dẫn của thầy giáo và sử dụng tài liệu tham khảo. Em không sao chép công trình hoặc thiết kế của người khác. Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Sinh viên LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay nền kinh tế nước ta đang phát triển một cách mạnh mẽ theo định hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Như vậy sự ra đời của các nhà máy, xi nghiệp là điều kiện hết sức quan trọng. Nó thúc đẩy nền kinh tế đất nước phát triển, một trong những quan tâm hàng đầu của các nhà máy, xí nghiệp là chất lượng, số lượng và giá thành sản phẩm. Để có chất lượng tốt, số lượng lớn và giá thành hạ các nhà máy xí nghiệp phải lắp đặt dây chuyền tự động hóa cao. Việc tính toán thiết kế hệ thống tự động hóa cho dây chuyền sản xuất đáp ứng được yêu cầu công nghệ là một việc làm khó, đòi hỏi người thiết kế phải tổng hợp hàng loạt các kiến thức chuyên ngành. Bởi vì thiết kế một dây chuyền tự động hóa nếu không đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu công nghệ sẽ gây ra những sự cố không lường, gây hư hỏng thiết bị, gây cháy nổ ... Làm thiệt hại đến tài sản và tính mạng con người. Sau thời gian thực tập tại trường, em đã nhận được đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DOSIMAT CHO CÂN BĂNG Do thời gian ngắn khối lượng kiến thức nhiều, trình độ còn hạn chế nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những khiếm khuyết. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn đồng nghiệp để em rút kinh nghiệm. Qua lời nói đầu này em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình quí báu của thầy giáo Nguyễn Mạnh Tiến đã giúp em hoàn thành bản đồ án này. Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG HOÀNG THẠCH Tổng quan về dây truyền sản xuất của nhà máy xi măng Hoàng Thạch. Nhà máy xi măng Hoàng Thạch được xây dựng năm 1976 do Vương quốc Đan Mạch tài trợ. Đây là nhà máy xi măng hiện đại, sản xuất theo phương pháp khô do hãng FLSMIT đảm nhiệm. Nhà máy có dây truyền sản xuất với công suất thiết kế là 1,1 triệu tấn xi măng/năm. Dây truyền công nghệ của nhà máy được điều khiển từ phòng trung tâm qua hệ thống tự động hóa bao gồm các máy tính và phân tích thành phần hóa học bằng tia X quang, sản xuất của nhà máy xi măng là xi măng mang nhãn hiệu P300, P400, P500. Công nghệ sản xuất xi măng. Công nghệ sản xuất và yêu cầu kỹ thuật. Nguyên liệu: Gồm hai thành phần chính đá vôi và đá sét. *. Đá sét. Được khai thác từ mỏ bằng phương pháp khoan nổ mìn, cắt theo tầng, đây là phương pháp khai thác an toàn và năng suất cao. Kích thước tối đa của đá khai thác là 800 mm thể tích khoảng 0,5 m3. Đá được xúc lên ô tô vận chuyển về nơi chế biến, tại đây đá được đổ vào máy búa đập nhỏ kích thước xuống còn 75 x 75 mm. Máy đập búa có ký hiệu là C1M01. Công suất 110 KW, Năng suất 210 t/h. Thời gian làm việc 35¸42h/tuần Sau đó đá sét với kích thước 75 x75 được đưa đến máy cán, cán nhỏ xuống còn kích thước 25 x 25 mm. Máy cán có ký hiệu là C1M02. Công suất 250kW, năng suất 210 t/h. Sau khi đá sét được làm nhỏ xuống 25 x 25 mm được đưa lên bằng tích cao su, được vận chuyển đến kho đồng nhất sơ bộ theo nguyên tắc nguyên liệu dải theo luống dọc kho thành 15 lớp và 29 luống sau đó được gầu xúc, xúc tất cả các lớp nguyên liệu theo chiều ngang kho và đổ lên băng tải và đổ vào cân định lượng sau đó đưa vào máy nghiền. *. Đá vôi. Được khai thác từ mỏ bằng phương pháp khoan và nổ mìn, cắt theo tầng. Kích thước tối đa của đá khai thác là 2000 mm, thể tích khoảng 1,5m3. Đá được xúc lên ô tô vận chuyển về nơi chế biến, sau đó được máy đập búa đập nhỏ kích thước xuống 25 x 25. Máy đập búa có ký hiệu là A1M01. Công suất động cơ: 1200kW. Năng suất 775 t/h. Thời gian làm việc: 35 h/tuần. Đá vôi sau khi kích thước nhỏ còn 25 x 25 được đưa vào băng tải cao su và được vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ. Tại đây đá được cầu dải, dải thành 15 lớp và 29 luống. Sau khi cầu dải dải song thành đống, thì cầu xúc, xúc tất cả lên băng tải đổ vào cân định lượng rồi đưa đến máy nghiền. *. Kho đồng nhất sơ bộ. Đồng nhất sơ bộ theo nguyên tắc nguyên liệu được dải theo luống dọc kho và được gầu xúc, xúc tất cả lớp nguyên liệu theo chiều ngang kho. Dung tích. Đá vôi 2 đống: 15.000 t/đống. Đá sét 2 đống: 6.600 t/đống. Thời gian làm việc: 35 ¸ 42h/tuần (đầu vào kho là cần dải). 140 h/tuần (đầu ra là cần xúc). Hai cần xúc đá vôi và đá sét đổ cùng vào băng tải cao su qua cân định lượng Dosimat để khống chế lượng liệu đổ vào máy nghiền theo tỷ lệ phần trăm đặt trước. *. Phụ gia (Quặng sắt + cát silic). Quặng sắt hoặc cát silic được chứa trong kho 26 được đổ vào phiễu qua cấp liệu dung D1J01 sau đó đưa vào băng tải cao su đến 2 silô. Silô cát silic. Silô quặng sắt. Kích thước 2 silô V = 160 m3/1 silô, h = 12 m. Hai silô này có thiết bị silôpilot để đo mức liệu. Từ hai silô, silic, quặng sắt sẽ được sút và đổ vào băng tải cao su và được vận chuyển đến máy nghiền và đổ cùng vào băng tải cao su có chứa đá vôi và đá sét để đưa vào máy nghiền. Cát silic và quặng sắt cũng được qua cần băng điện tử. Nghiền nguyên liệu. Tất cả các nguyên liệu như đá sét, đá vôi, phụ gia được đưa vào máy nghiền sấy liên hợp đổ nghiền thành bột mịn. Máy nghiền bi kiển Tiraxunidan Kích thước máy nghiền: 5,6 x 7 x 3,6 Công suất: 248 t/h. Công suất động cơ: 3920 kW. Thời gian làm việc: 140 h/ tuần. Máy nghiền bi có cấu tạo 2 ngăn (ngăn bi cầu và ngăn bi đạn). Ngăn thứ nhất chứa bi cầu dùng để đập nguyên liệu đưa vào tương đối nhỏ. Phần nguyên liệu nhỏ lọt qua sàng sang phần bi đạn là ngăn thứ 2, ở đây bi đạn có nhiệm vụ làm nhỏ phần nguyên liệu được lọt sang để đạt tới độ mịn cần thiết. Bột liệu sau khi được nghiền xong thì lấy mẫu đưa về phân tích Rơnghen máy tính để điều chỉnh tỷ lệ các nguyên liệu sau đó bột liệu được đổ vào 2 silô đồng nhất. Đồng nhất bột liệu: Bột liệu được đưa vào 2 silô ở đây bột liệu được sục lên bằng máy nén khí và được tháo ra đưa vào lò nung bằng nhiều cửa van để đồng nhất phối liệu lần 2. Nghiền than và hâm sấy dầu. *. Than. Được vận chuyển vào kho và chia thành 2 đống mỗi đống 5.500 tấn than được đưa vào máy nghiền bi TIRAX: 32x 4,4 x 2,5. Công suất: 25¸30 t/h. Than được đập mịn và đưa vào két chứa, sau đó vào vít tải đến vòi phun vào lò nung. *. Dầu MFO (dầu nặng). Được vận chuyển từ cảng lên và đưa vào buồng chứa vì độ nhớt ban đầu lớn lên trước khi đốt phải được xấy, đưa nhiệt độ từ 90 ¸ 1000C sau đó được vòi phun phun vào lò dưới dạng xương mù. Lò nung. Lò quay bằng phương pháp khô 4 tầng Syclo trao đổi nhiệt có hệ thống làm lạnh Umax (lò con). Lò quay kích thước 5,5 x 89 m. Bột liệu được cấp vào lò nhờ hệ thống cân cấp liệu tự động và các bơm Fullex. Bột liệu đi từ các đỉnh Siclo trao đổi nhiệt đến tầng cuối cùng, bột liệu nâng nhiệt độ lên đến 7000C sau đó được bơm phun vào lò. Vòi phun hỗn hợp than, dầu là nhiên liệu cấp vào lò để trao đổi nhiệt với bột liệu, bột liệu được cấp từ đầu vào của lò nung còn than và dầu được cấp ngược lại (từ đầu ra). ở đây bột liệu được đo ngược với nhiệt độ của lò ( bột liệu đi ngược với than và dầu). Nhiệt độ trong lò được nâng lên 12000C, tất cả bột liệu được hoá lỏng cho đến khi nhiệt độ được điều chỉnh từ 1400¸15000C. Ở đây tất cả các phản ứng hoá lỏng kết thúc, dòng bột liệu được chảy vào lò con để làm nguội tại đây người ta làm nguội bằng nước và gió, sau khi bột liệu được làm nguội và vê thành viên và được chảy ra từ các lò con người ta gọi là Clinke được đưa vào máy nghiền và nghiền ra xi măng. Nghiền xi măng và phụ gia. Xi măng được nghiền từ Ckinke, thạch cao, phụ gia không tích cục (phụ gia lưới). Máy nghiền xi măng là máy nghiên bi liên hợp loại TIRAXUNIDAN. - Kích thước: 5,6 x 7 x 3,6. - Công suất: 248 t/h. - Công suất động cơ: 3920kW. - Thời gian làm việc: 140 h/ tuần. Máy nghiền xi măng sử dụng máy nghiền chu trình kín có 4 phân li trung gian và có hệ thống làm mát bằng nước ở đầu vào. Sau khi nghiền song, xi măng được đưa qua phân ly nhờ cầu tải. Tại đây máy phân ly có nhiệm vụ tách bột xi măng làm 2 loại. Loại nhỏ đúng theo yêu cầu đưa thẳng vào các silô để đóng bao, loại to được đưa quay trở về máy nghiền để nghiền lại. Đóng bao và xuất xi măng. Xi măng được lấy từ các silô chứa và đưa vào kít chứa của máy đóng bao. Có 6 máy đóng bao mỗi máy 8 vòi, công suất của mỗi máy là 40 t/h. Ở đây người ta dùng máy đóng bao loại quay, để đóng được một bao xi măng phải có 3 điều kiện thì máy đóng bao mới nhả bao ra. Bao phải đủ 50 kg. Phải đúng cửa tháo. Băng tải đằng trước cửa tháo phải chạy. Sau khi bao được đóng song đưa lên băng tải và vận chuyển đến ô tô hoặc tầu hỏa hay đưa ra cảng để xuất cho tầu thủy. 1.2.2: Sơ đồ dây truyền công nghệ: hình 1.1. Đá vôi Máy đập Kho ĐNSB Cầu xúc Cân định lượng Đá sét Đập, cán Kho ĐXSB Cầu xúc Cân định lượng Phụ gia Kho chứa Két chứa Cân định lượng Than Dầu Máy nghiền, sấy Nghiền, sấy than Hâm, sấy dầu Thiết bị đồng nhất Lò nung (lò quay) Thạch cao Thiết bị làm lạnh Máy đập Clinker Máy đập Phụ gia Máy nghiền Silô chứa Clinker Silô chứa xi măng Máy đóng bao Xuất xi măng rời Xuất xi măng bao Hình 1.1: Sơ đồ dây truyền nhà máy xi măng Hoàng Thạch 1.3: Hệ thống điều khiển tự động hóa nhà máy xi măng Hoàng Thạch 1.3.1. Hệ thống SDR Hệ thống giám sát- đối thoại – báo cáo. + Giám sát. Các số liệu ở các điểm đo ở từng công đoạn sản xuất được tập hợp xử lý và đưa lên máy tính để tạo ra các bản số liệu của từng công đoạn. Công đoạn đá vôi, đá sét. Công đoạn nghiền liệu. Công đoạn nghiền phụ gia. Công đoạn nghiền than, sấy dầu. Công đoạn lò nung. Công đoạn nghiền xo. Công đoạn đóng bao. Các số liệu gồm: Trị số của các quá trình sản xuất, số liệu về các động cơ chính. + Đối thoại. Là sự trao đổi giữa người vận hành ở phòng điều khiển trung tâm với các công đoạn sản xuất được thực hiện thông qua các máy tính và các thiết bị ngoại vi của nó. + Báo cáo. Các số liệu cần thiết nhất của các thiết bị cần được lưu trữ trong máy tính chúng được dùng để lập các bản báo cáo. Báo cáo của nhà máy thể hiện các số liệu theo từng giờ. Để chuẩn bị cho việc bảo dưỡng các thiết bị theo từng kỳ. Nắm bắt được tình trạng thiết bị để kịp thời bảo dưỡng hoặc thay thế. Báo cáo về báo động của từng công đoạn để công nhân nắm bắt được trước khi sự cố. 1.3.2. Hệ thống FLS-COM. Đây là hệ thống thông tin xí nghiệp bao gồm các hệ thống truyền hình công nghiệp. + Chức năng. Giúp cho người vận hành ở Trung tâm biết và có thể quan sát bằng mắt ở các điểm hay các vị trí quan trọng. + Hệ thống truyền hình công nghiệp. Nhà máy được trang bị hệ thống camera đặt ở các nơi, các vị trí quan trọng trong dây chuyền. Tương ứng với các mẫu hình được đặt ở trong phòng điều hành trung tâm của nhà máy. + Hệ thống thông tin nội bộ: Bao gồm các hệ thống điện thoại tự động và các bộ đàm dùng để liên lạc, giúp cho người vận hành trung tâm liên lạc trực tiếp một cách nhanh nhất đến người vận hành tại chỗ để thông báo hoặc chỉ đạo người vận hành làm theo những yêu cầu cần thiết khi chạy máy hoặc sự cố. 1.3.3. Hệ thống FLS – QCX. Đây là hệ thống kiểm tra chất lượng bằng máy tính điện tử và phân tích quang phổ gồm có: + Phân tích mẫu như xi măng, clinke, đá sét, đá vôi… Để biết được chất lượng của các mẫu đó, để kịp thời điều chỉnh phụ gia bổ sung vào hay bớt đi để cho ra một sản phẩm tốt nhất. Để tính toán điều chỉnh đơn phối liệu in, báo cáo và phân tích của thiết bị trong hệ thống QCX. + Máy phân tích Rơnghen: Đây là máy phân tích nhanh dùng để phân tích các mẫu bột liệu trong thời gian ngắn nhất để kịp thời điều chỉnh các nguyên liệu vào máy nghiền. + Máy tính điện tử: dùng để tính toán các số liệu mà máy phân tích Rơnghen hoặc phân tích mẫu đưa sang để kịp thời điều chỉnh trọng lượng của các vật liệu đưa vào máy nghiền hoặc lò nung clinke. + Cân băng và bộ PID là bộ cân băng định lượng dùng để cân chính xác trọng lượng vật liệu vào máy nghiền, nhờ bộ PID đưa tín hiệu về phòng trung tâm. 1.3.4. Hệ thống xử lý báo động. + Chức năng: Thông tin quá trình vận hành cho phòng điều khiển trung tâm về tình trạng vận hành của nhà máy. Hệ thống này là hệ thống bổ sung cho hệ thống điều khiển động cơ và thường làm việc với hệ thống logic tĩnh. Trong hệ thống này có 2 báo động. Báo động về thiết bị. Báo động về quá trình sản xuất. 1.3.5. Hệ thống xử lý đo lường. Chức năng tập hợp xử lý và phân bố các tín hiệu đo lường. Các tín hiệu đo lường dẫn từ các bộ chuyển đổi đặt tại các điểm đo được tập hợp về hệ thống xử lý đo lường, các tín hiệu này được qua bộ khuyếch đại. Mặt khác do yêu cầu công nghệ chế tạo, các bộ chuyển đổi tín hiệu có thể là: U = 0 ¸ 10 V I = 0 ¸ 20 mA I = 4 ¸ 20 mA. Đồng nhất hóa các tín hiệu ra là điện áp một chiều ( 0 ¸ 10). 1.3.6. Hệ thống tự động điều chỉnh, duy trì tự động các thông số kỹ thuật. Các thông số kỹ thuật gồm: t0, P, F, Q. + Các thông số kỹ thuật trên được cố định theo yêu cầu công nghệ với độ chính xác nhất định. + Toàn bộ hệ thống tự động điều chỉnh của nhà máy bao gồm nhiều mạch vòng điều chỉnh. + Thông thường một mạch vòng điều chỉnh có một bộ chuyển đổi có nhiệm vụ biến đổi các đại lượng điện thành không điện bằng các tín hiệu điện tỷ lệ. 1.3.7. Hệ thống điều khiển logic. Đây là hệ thống điều khiển logic chương trình hóa, dùng để điều khiển trình tự hoạt động hay không một cách liên động giữa các động cơ của các máy trong một công đoạn. Thông thường các động cơ khởi động – dừng một cách liên động có thể thực hiện bằng 3 thế hệ thiết bị. + Hệ thống Rơle điện từ. + Hệ thống logic tĩnh. + Hệ thống máy tính. *. Chức năng của hệ thống. + Thông tin về vận hành (tình trạng thiết bị). + Trình tự khởi động và dừng. + Liên động vận hành. + Liên động bảo vệ. + Lựa chọn chế độ vận hành. *. Mức điều khiển ( có 4 mức). + Mức điều khiển của người vận hành. + Mức điều khiển chính. + Mức điều khiển đơn vị. + Mức điều khiển quá trình sản xuất. *. Trang bị: + Hệ thống các bảm nút bấm phần C của bàn điều khiển Trung tâm. +Hệ thống các máy tính cho các công đoạn chịu sự chi phối của phòng điều hành Trung tâm. + Hệ thống các tủ điều khiển đơn vị (tại công đoạn). + Hệ thống các tủ chuyển tiếp nối giữa các tủ điều khiển đơn vị U = 24 v DC và mạch động lực. Chương II: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2-1 : Đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều (ĐM) 2-1-1 :Phương trình đặc tính cơ: Hình 2-1: Sơ đồ nối dây của động cơ điện một chiều kích từ độc lập CKĐ : cuộn dây kích từ (W). Uư : dòng điện đưa vào động cơ (V). Iư : dòng điện phần ứng (A). E : S . đ . đ (V). Rư : điện trở dây quấn phần ứng (W). Rf : điện trở phụ: (W). Theo sơ đồ hình 2-1 ta viết được phương trình cân bằng điện áp phần ứng có dạng: Uư = E +Iư ( Rư + Rf). Sức điện động Eư của phần ứng của động cơ được xác định theo biểu thức: Eư = w = Kw. Trong đó: P : là số đôi cực từ chính. N : số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng. a : số đối mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng. : từ thông dưới một cực từ. w : tốc độ góc Rad/s. K = hệ số cấu tạo của động cơ. Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng / phút). Ta có: Eư = Ken. w = = vì vậy Eư = Fn. Trong đó Ke = : hệ số sức điện động của động cơ: Ke = 0,105 K. Từ phương trình cân bằng điện áp phần ứng động cơ ta kết hợp với biểu thức xác định. Sức điện động EƯ của phần ứng động cơ ta được phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều như sau: w = - .Iư Đây cũng là phương trình quan hệ giữa tốc độ (w) và dòng điện. Phần ứng của động cơ (Iư) hay là phương trình tốc độ. Mặt khác mô men điện từ Mđt gồm mômen cơ học và mô men ma sát: Mđt = K Iư. Mđt = M + DM Trong đó: DM là lực ma sát. Giả thiết nếu bỏ qua DM 0 thì M= Mđt. Suy ra: Iư = Thay Iư vào phương trình đặc tính cơ điện ta được phương trình đặc tính cơ như sau: w = - .M Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đử, từ thông = const thì phương trình đặc tính cơ điện và phương trình đặc tính cơ là phương trình tuyến tính. Hình 2-2 và hình 2-3 là đặc tính của chúng. wđm w0 w Iđm Imn I wđm w0 w Mđm Mmn I Hình2-2: đặc tính cơ của động cơ Hình2-3: đặc tính cơ của điện một chiều kích từ độc lập. động cơ điện kích từ độc lập. Theo đồ thị trên thì khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có : = w0 w0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng khi w = 0 ta có: I ư == Imn M= KImn = Mmn Imn, Mmn được gọi là dòng điện ngắn mạch và mô men ngắn mạch. 2-1-2: Xét ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ điện một chiều. a) Ảnh hưởng của điện trở phần ứng. Giả sử : Uư = Uđm = const và = đ = const muốn thay đổi điện trở phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng. Tốc độ không tải lý tưởng là. w0 = = const độ tính đặc tính cơ. = = =var TN Rf1 Rf2 Rf3 MC M w0 Khi Rf càng lớn, càng nhỏ nghĩa là đường đặc tính cơ càng dốc. ứng với Rf = 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên. TN =- Hình 2-4 các đặc tính cơ của động cơ 1 chiều kích từ độc lập khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng. (Rf3 > Rf2 > Rf1) Như vậy khi thay đổi điện trở phụ Rf ta được một họ đặc tính cơ biến trở. ứng với một phụ tải Mc nào đó, nếu Mc càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm. Người ta thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản. b) ảnh hưởng của điện áp phần ứng. Giả sử khi từ thông = đm = const. Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm ta có tốc độ không tải lý tưởng: w0 = = var Độ cứng của đặc tính cơ:= const Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đường đặc tính cơ song song với đường đặc tính cơ tự nhiên. Như hình vẽ 2-5 ta thấy rằng: w0 Uđm TN w0 w1 w2 w3 MC U3 U2 U1 M Hình 2-5: các đặc tính cơ của động cơ 1 chiều kích từ độc lập khi giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ (U3<U2 <U1 <Uđm). Khi thay đổi điện áp (giảm áp ) thì mô men ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với phụ tải nhất định. Dó đó phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động. c) ảnh hưởng của từ thông: Giả sử Uư = Uđm = const. Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ Ikt của động cơ. Tốc độ không tải lý tưởng: Độ cứng đặc tính cơ: =var Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thông nên khi từ thông giảm thì w0 sẽ tăng, còn sẽ giảm ta có một họ đường đặc tính cơ ở hình vẽ 2-6 với w0 tăng dần và độ cứng của đặc tính cơ giảm dần khi giảm từ thông. w02 w01 w0 f2 f1 fđm Inm I w02 w01 w0 f2 f1 fđm TN Mnm Mnm1 Mnm M w a) b) Hình 2-6: đặc tính cơ điện (a), đặt tính cơ (b) của động cơ một chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông. Ta thấy rằng khi thay đổi từ thông thì: Dòng điện ngắn mạch: Imn = = const. Mô men ngắn mạch: Mmn = K. Với dạng mô men phụ tải Mc thích hợp với chế độ làm việc của động cơ khi giảm từ thông thì tốc độ động cơ tăng lên ( Hình 2-6b). 2-2 : Phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ. Hình 2-7: Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập Eb : là S . đ. đ của bộ biến đổi. Rb : điện trở bộ biến đổi. Rư : điện trở động cơ. Eư : S .đ .đ của động cơ. w0max wmax w0min wmin Mđm Mnm min Eb3 Eb2 Eb1 Ebđm w M,I Để điều chỉnh tốc độ động cơ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng của động cơ thì từ thông nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uđk của hệ thống do đó có thể nói phương pháp này là triệt để. Hình 2-8 Xác định phạm vi điều chỉnh. Để xác định phạm vi điều chỉnh tốc độ ta thấy rằng tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đặc tính cơ bản, là đặc tính ứng với điện áp phần ứng định mức và từ thông cũng được giữ ở giá trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu về sai số tốc độ và mô men khởi động khi mô men tải là định mức thì các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất là: wmax =w0max- wmin =w0min- Phương pháp này gọi là phương pháp điều chỉnh dưới cơ bản hay dưới định mức (điều chỉnh từ dưới w0min đến Mđm). + Sai số tốc độ: Khi điều chỉnh tốc độ động cơ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng đặc tính cơ toàn dải điều chỉnh là như nhau, do đó độ sụt tương đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh. S% =.100% = .100% + Tính mô men cho phép Mcf: Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thông kích từ được giữ nguyên không đổ do đó mô men tải cho phép của hệ sẽ là không đổi. Mcf = K = hằng số không phụ thuộc vào . Vậy Mcf (w) = const. Mcf (w) = Mc(w). Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng là rất thích hợp với tải có mô men không đổi trong toàn dải điều chỉnh. 2-3 : Hệ thống truyền động điện chỉnh lưu- động cơ. Trong hệ thống truyền động điện chỉnh lưu điều khiển - Động cơ một chiều(CL - Đ), bộ biến đổi điện là mạch chỉnh lưu điều khiển có Sđđ Ed phụ thuộc vào giá trị pha xung điều khiển (góc điều khiển). chỉnh lưu có thể là nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ. Chế độ làm việc của chỉnh lưu phụ thuộc vào phương thức điều khiển và vào các tính chất của tải, trong truyền động điện tải của chỉnh lưu thường là cuộn kích từ (L-R) hoặc là mạch phần ứng động cơ (L- R- E). Chế độ dòng liên tục: Khi dòng điện chỉnh lưu nếu là liên tục thì sức điện động chỉnh lưu là những đoạn hình sin nối tiếp nhau, giá trị trung bình của sức điện động chỉnh lưu sơ đồ chỉnh lưu 3 pha được tính như sau: Ed == Ed = Ed0. cosa = U2 cosa = 1,17 U2cosa. Công thức trên đúng với sơ đồ chỉnh lưu hình tia với sơ đồ hình cầu 3 pha thì điện áp chỉnh lưu không tải là Ed0 =U2. Ed = 2,34 U2 . cosa. Với sơ đồ cầu một pha điện áp chỉnh lưu không tải được tính là: Ed0U2= 0,9U2 Chế độ dòng gián đoạn: Hiện tượng gián đoạn dòng điện chỉnh lưu xẩy ra do năng lượng điện từ tích luỹ trong mạch khi dòng điện không đủ duy trì tính chất liên tục của dòng điện khi nó giảm. Lúc này góc dẫn của van trở lên nhỏ hơn 2p/p dòng điện này qua van trở về 0 trước khi van kế tiếp bắt đầu dẫn trong khoảng dẫn của van thì S.đ.đ chỉnh lưu bằng S.đ.đ của động cơ điện. ed =UL, 0£ q £ a 0+ a Khi dòng điện bằng 0 , S.đ.đ chỉnh lưu bằng S.đ.đ của động cơ điện. ed = E, a 0+ a < q £ 2 Hiện tượng chuyển mach: Khi phát xung nhằm để mở một hoặc hai van thì điện áp anôt của pha đó phải dương hơn điện áp của pha có van trong đang dẫn (điện áp nguồn không đổi dấu), do đó mà dòng điện của nhóm van đang dẫn giảm dầnvề 0, còn dòng điện của van kế tiếp sẽ tăng dần lên do có điện cảm trong mạch, mà quá trình xẩy ra từ từ. Cùng tại một thời điểm có cả các van đều dẫn dòng và chuyển mạch giưa các van (hiện tượng trùng dẫn) do có quá trình chuyển mạch nên điện áp chỉnh lưu nó không được đẹp như trước nữa mà nó thay đổi dạng điện áp (bị méo đi) dẫn đến điện áp chỉnh lưu bị suy giảm một lượng là DUg trị số điện áp trung bình được tính cho sơ đồ tia 3 pha: DUg = XaId Xa = wLa = 2La Sơ đồ cầu 3 pha: DUg = XaId Sơ đồ cầu 1 pha: DUg = XaId Vậy sau khi có hiện tượng chuyển mạch thì điện áp chỉnh lưu được tính tổng quát theo công thức: Ed = Ed0 cosa - D Ug 2-4: Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha. Hình 2-9: sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu điều khiển cầu một pha. Nguyên lý làm việc: Ở nửa chu kỳ đầu của điện áp nguồn U2 xoay chiều thì (+) ở A và ở (-) B, Thyristơ có điều kiện để dẫn dòng. Tại thời điểm q =q1 cho xung điều khiển vào cực G của T1, T3 lúc này T1, T3 dẫn dòng, dòng điện được khép kín từ (+) A T3 Ld Zt T1 (-) B. ở nửa chu kỳ sau thì điện áp nguồn đổi dấu (+) ở B, (-) ở A Hai Thyristơ này tự nhiên bị khoá lại vì UL =0 và Thyristơ T2, T4 có thể dẫn. Tại thời điểm q =p+a ta cho xung điều khiển mở vào cực G của T2, T4 dẫn đến T2,T4 mở cho dòng điện chạy qua, dòng điện được đi từ +B ®T2 ®Ld ®Zt ®T4 ®-A kỳ sau thì nguyên lý lại ngược lại được lặp lại như ban đầu. Tuỳ theo tính chất của tải mà dòng Id có thể là liên tục hoặc gián đoạn. Tải thuần trở R. a q Ud p+a p q1 q 2pHEÄ THOÁNG p q1 Id IT1,3 q1 p q q IT2,3 2pHEÄ THOÁNG p+a q Hình 2-10: Đồ thị điện áp, dòng điện chỉnh lưu cầu 1 pha khi tải là R Giá trị trung bình của điện áp tải Ud = (1+cosa) Giá trị trung bình của dòng tải Id = Khi q = q1 cho xung điều khiển T1,T3 :Ud = UL hai Tiristơ này sẽ tự nhiên bị khoá lại khi UL = 0 , Khi q = p+a cho xung điều khiển mở T2 và T4 : Ud = UL Dòng tải Id là dòng gián đoạn vì Id có khoảng thời gian bằng không. Tải trở cảm (R + L) Dòng tải qua T1 ,T3 ở thời điểm (p+p) là chưa giảm về 0 khi hai van này khoá lại vì do tính điện cảm của mạch Như vậy dòng tải sẽ tiếp tục tồn tạivà chuyển sang hai van vừa mở ra T2,T4 vì thế ta có chế độ dòng điện liên tục vì với mọi thời điểm đều có Id > 0 Phương trình mạch tải sin qd q= Rid + x qdq= giá trị trung bình điện áp tải là Ud = giá trị trung bình của van ITB = Ta có đồ thị dạng điện áp dòng điện ở hình (2-11) p a 2pHEÄ THOÁNG Ud q iT1,3