0.7 Quá trình quá độ truyền động điện  (Page 7/7)

Hệ thống bộ biến đổi - động cơ điện một chiều:

Các giả thiết: Mômen cản không đổi: Mc = const.

Dòng điện phần ứng (Iư) liên tục.

Như vậy khi thay đổi tác động điều khiển (điện áp điều khiển uđk) ta sẽ có các đặc tính điều chỉnh là những đường thẳng và song song với nhau.

Quá trình quá độ có thể mô tả theo phương trình vi phân tuyến tính sau:

(5-60)

Trong đó:

(5-61)

Các giá trị điện áp uBĐ(t) khác nhau sẽ có các QTQĐ khác nhau trong hệ thống TĐĐ.

* Để đơn giản, xét QTQĐ khi khởi động BBĐ - ĐM có:

Điện áp bộ biến đổi:

uBĐ(t) = ku.tkhi 0  t  t1 = UBĐ.đm/ku (5-62)

và điện áp định mức: UBĐ.đm = const khi t1  t

+ Khi t<t1:o(t) =  BĐ.t (5-63)

xl(t) =  BĐ.t - c (5-64)

Trong đó: gia tốc BĐ = - thường cho trước.

+ Quá trình quá độ khi khởi động sẽ qua 3 giai đoạn:

* Giai đoạn 1: 0<t<to ; M<Mc ;  = 0 ; uBĐ(t) = ku.t

(5-65)

Vậy, mômen tăng tỉ lệ bậc nhất với thời gian. Và điểm làm việc của động cơ sẽ dịch chuyển trong mặt phẳng [, M] theo trục hoành như hình 5-15a.

Khi t = to, kết thúc giai đoạn 1: (5-66)

* Giai đoạn 2: to  t  t1 ; M  Mc ;   0 ; uBĐ(t) = ku.t

Tại t = to : M = Mc : o(to) = BĐ.to = c ;

c = - là độ sụt tốc của động cơ khi M = Mc.

Điểm làm việc sẽ dich chuyển từ đặc tính này sang đặc tính khác theo quy luật nào đó (đường có mủi tên chỉ trên hình 4-15a).

Dời gốc toạ độ tới t = to, lúc này tính thời gian là t’ = t - to:

Phương trình vi phân:

(5-60’)

(5-67)

+ Nghiệm riêng của (4-60’): (5-68)

Hệ số B xác định theo (4-60’) khi thay r vào và đồng nhất các hệ số:

Ta có:B = - Tc. BĐ

+ Nghiệm tự do: (5-69)

Nghiệm tổng quát:

(5-70)

Khi t’ = 0 thì  = 0 nên C = Tc. BĐ và ta có:

(5-71)

Trong giai đoạn này:

(5-72)

Khi t = t1, uBĐ(t) = UBĐ.đm, o(t) = o.đm, kết thúc giai đoạn 2.

* Giai đoạn 3: t1  t ; M  Mc ; >0 ; điện áp bộ biến đổi lúc này: uBĐ(t) = UBĐ.đm = const;

Dời gốc toạ độ tới t = t1, lúc này tính thời gian là t” = t - t1:

Tương tự QTQĐ cơ học khi điện áp nguồn không đổi, áp dụng các kết quả trên ta có phương trình:

(5-73)

(5-74)

xl = o.đm - c (5-75)

Điều kiện ban đầu:

bđ = cc2 = ( ) với t’ = t1 - to; (5-76)

Mbđ = Mcc2 = M( ) với t’ = t1 - to; (5-77)

Sự biến thiên của (t) và M(t) trình bày trên hình 5-15.

Từ (5-77): Mđg = M - Mc = J.(1 - e-t/Tc) (5-78)

 = d/dt = BĐ(1 - e-t/Tc) (5-79)

Ta thấy rằng, trong QTQĐ khi khởi động thì mômen động Mđg và gia số  không phụ thuộc Mc mà chỉ phụ thuộc vào BĐ và Tc. Như vậy khi cho trước hệ thống TĐĐ có Tc = const thì chỉ còn lại BĐ, do đó ta có thể điều khiển QTQĐ một cách tuỳ ý không phụ thuộc vào phụ tải.

 Mo.đmo.đmxlxl 5%cm0 Mc Mm M0 to t1 tkđ Mtqđ = tkđTcM(t)o(t)(t)TcM(t)5%MmMc(t)o(t)Hình 5 - 15: Đặc tính (M), quỹ đạo pha, (t) và M(t)

* Đối với QTQĐ khi hãm và đảo chiều: có Mđg và  tương tự ở trên, khi giảm o(t) một cách tuyến tính và Mc = const thì ta có BĐ<0.

Ta có thể lựa chọn quy luật biến thiên của uBĐ(t) để tạo ra được đặc tính mong muốn của QTQĐ trong hệ thống TĐĐ.

Hệ thống bộ biến đổi - động cơ điện xoay chiều:

Trường hợp hệ thống bộ biến tần (BT) - động cơ không đồng bộ (ĐK), tác động điều khiển làm thay đổi điện áp và tần số của bộ BT theo quy luật nào đó (thông thường là theo quy luật uBT/fBT = const).

Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của các sóng điều hòa bậc cao của bộ BT đến đặc tính cơ. Nhịp độ biến thiên của uBT và fBT đảm bảo sao cho: M<Mt (tức là động cơ làm việc ở đoạn đặc tính cơ có s<st). Khi đó, thay đổi điện áp điều khiển bộ BT thì đặc tính cơ có thể coi là những đường thẳng song song nhau.

Với những giả thiết trên, hệ thống BT - ĐK có thể xem là hệ tuyến tính, nên ta có thể dùng các phương trình tuyến tính ở hệ BBĐ - ĐM trên để khảo sát cho hệ BT - ĐK.

Lúc này: fBT = kf.t ; và: BT = do/dt = (2/p).kf; (5-80)

Quá trình quá độ điện - cơ trong hệ tđđ:

Đối với hệ mà động cơ có điện cảm lớn thì hằng số thời gian điện từ sẽ lớn, như vậy ta phải xét QTQĐ có cả Tc và Tđt, gọi là QTQĐ điện - cơ trong hệ thống TĐĐ.

Ví dụ, khi khởi động trực tiếp động cơ ĐMđl, Nếu không có điện cảm Lư trong mạch phần ứng thì xảy ra hiện tượng thoạt đầu dòng điện phần ứng tăng vọt lên trị số bằng dòng ngắn mạch rồi sau đó giảm dần theo quy luật hàm mũ.

Nhưng thực tế, do có Lư nên dòng điện không tăng đột biến như vậy được. Và QTQĐ sẽ diễn ra khác đi.

Ví dụ xét QTQĐ mạch phần ứng ĐMđl:

+ Uư - + Uư -Iư Iư Rư Lư ERư, LưEa)b)Hình 5 - 16: Sơ đồ mạch phần ứng ĐM và sơ đồ thay thế

Phương trình đặc tính quá độ mạch phần ứng:

; (5-81)

Mặt khác: Mđg = M - Mc = (5-82)

Nên: M = Mc + (5-83)

Suy ra: iư = Iư.c + (5-84)

Đạo hàm (4-84) ta có: (5-85)

Thay (5-84), (5-85) vào (5-81) ta có:

(5-86)

Biến đổi, ta có:

(5-87)

Trong đó:

Tư = Lư/Rư - hằng số thời gian điện từ mạch phần ứng.

Tc = J/ = (J.Rư)/(K)2 - hằng số thời gian cơ học.

xl = o - c = o - (Iư.Rư)/K - tốc độ xác lập.

Phương trình đặc tính của (4-87):

Tư.Tc.p2 + Tcp + 1 = 0 (5-88)

Giải (5-88) ra ta có nghiệm:

(5-89)

+ Nếu: Tc  4Tư thì (5-88) có nghiệm thực và âm:

(5-90)

Và (t) sẽ biến thiên theo quy luật hàm mũ.

+ Nếu: Tc<4Tư thì (5-88) có nghiệm phức (phần thực âm):

P1, 2 = -   j(5-91)

Trong đó: (5-92)

Và (t) sẽ biến thiên theo quy luật hàm bậc hai (dao động).