Khái niệm chung về hệ truyền động điện tự động.  (Page 5/5)

Trong đó: it = $\frac{\omega }{{\omega }_t}$ - tỉ số truyền tốc độ từ trục tang trống.

Phương trình động học của hệ tđđ tđ

+ Là quan hệ giữa các đại lượng (, n, L, M, ...) với thời gian:

Dạng tổng quát: $\sum _{i=1}^n{\overrightarrow{M}}_i=\frac{d(J\overrightarrow{\omega })}{\text{dt}}$ (1-15)

+ Nếu coi mômen do động cơ sinh ra và mômen cản ngược chiều nhau, và J = const, thì ta có phương trình dưới dạng số học:

$M-M_c=J\frac{\mathrm{d\omega }}{\text{dt}}$ (1-16)

Theo hệ đơn vị SI: M(N.m); J(kg.m2); (Rad/s); t(s).

Theo hệ kỹ thuật: M(KG.m); GD(KG.m2); n(vg/ph); t(s):

$M-M_c=\frac{{\text{GD}}^2}{\text{375}}\cdot \frac{\text{dn}}{\text{dt}}$ (1-17)

Theo hệ hỗn hợp: M(N.m); J(kg.m2); n(vg/ph); t(s):

$M-M_c=\frac{J}{\mathrm{9,}\text{55}}\cdot \frac{\text{dn}}{\text{dt}}$ (1-18)

Mômen động: Mđg = $M-M_c=J\frac{\mathrm{d\omega }}{\text{dt}}$ (1-19)

Từ phương trình (1-19) ta thấy rằng:

-Khi Mđg>0 hay M>Mc , thì $\frac{\mathrm{d\omega }}{\text{dt}}>0$  hệ tăng tốc.

-Khi Mđg<0 hay M<Mc , thì  hệ giảm tốc.

- Khi Mđg = 0 hay M = Mc , thì d/dt = 0  hệ làm việc xác lập, hay hệ làm việc ổn định:  = const.

* Nếu chọn và lấy chiều của tốc độ  làm chuẩn thì: M(+) khi M và M(-) khi M. Còn Mc(+) khi Mc; Mc(-) khi Mc.

Điều kiện ổn định tĩnh của hệ tđđ tđ

Như ở trên đã nêu, khi M = Mc thì hệ TĐĐTĐ làm việc xác lập. Điểm làm việc xác lập là giao điểm của đặc tính cơ của động cơ điện (M) với đặc tính cơ của máy sản suất (Mc). Tuy nhiên không phải bất kỳ giao điểm nào của hai đặc tính cơ trên cũng là điểm làm việc xác lập ổn định mà phải có điều kiện ổn định, người ta gọi là ổn định tĩnh hay sự làm việc phù hợp giữa động cơ với tải.

Để xác định điểm làm việc, dựa vào phương trình động học:

$J\frac{d}{\text{dt}}=\left[{\frac{\partial M}{\partial \omega }}_x-{\frac{\partial M_c}{\partial \omega }}_x\right]\cdot (\omega -{\omega }_x)$ (1-20)

Người ta xác định được điều kiện xác lập ổn định là:

(1-21)

Hay:  - c<0 (1-22)

* Ví dụ: Xét hai điểm giao nhau của các đặc tính cơ:

Hình 1- 7: Xét điểm làm việc ổn định(M)AB(MC)Mc

Tại các điểm khảo sát thì ta thấy ba điểm A, B, C là các điểm làm việc xác lập ổn định. Điểm D là điểm làm việc không ổn định.

Trường hợp: A: <c vì <0 và c = 0  xác lập ổn định.

B: >c vì >0 và c1 = 0  không ổn định.

Động học của hệ tđđ tđ

Trong hệ TĐĐ TĐ có cả các thiết bị điện + cơ, trong đó các bộ phận cơ có nhiệm vụ chuyển cơ năng từ động cơ đến bộ phận làm việc của máy sản xuất và tại đó cơ năng được biến thành công hửu ích.

Động cơ điện có cả phần điện (stato) và phần cơ (roto và trục).

BĐ ĐC TL MSXPhần điện ĐK Phần cơHình 1- 8: Sơ đồ cấu trúc hệ TĐĐ TĐ

Phần cơ phụ thuộc vào kết cấu, vật liệu và loại máy, chúng rất đa dạng và phức tạp, bởi vậy phải đưa về dạng điển hình đặc trưng cho các loại, phần cơ có dạng tổng quát đặc trưng đó gọi là mẫu cơ học của truyền động điện.

Mẫu cơ học (đơn khối) là một vật thể rắn quay xung quanh một trục với tốc độ động cơ, nó có mômen quán tính J, chịu tác động của mômen động cơ (M) và mômen cản (Mc), hình 9.

 MJ Hình 1- 9: Mẫu cơ họcMc

Tính đàn hồi lớn cũng có thể xuất hiện ở những hệ thống có mạch động học dài mặc dù trong đó không chứa một phần tử đàn hồi nào. Sự biến dạng trên từng phần tử tuy nhỏ nhưng vì số phần tử rất lớn nên đối với toàn máy nó trở nên đáng kể.

Trong những trường hợp trên phần cơ khí của hệ không thể thay thế tương đương bằng mẫu cơ học đơn khối mà phải thay thế bằng mẫu cơ học đa khối, hình 9b.

MĐ12MđhMCJ1J2Động cơKhâu đàn hồiMáy sản xuấta)F1m1Khâu đàn hồib)m2F2FđhFđhMJđCMCJCKc)Hình 1- 10: Mẫu cơ học đa khối của hệ chuyển động quay (a),chuyển động tịnh tiến (b) có khâu cơ khí đàn hồi,và hệ trục mềm đàn hồi (c).

Nếu quy đổi mômen và mômen quán tính về một trục tốc độ nào đó (động cơ hoặc máy sản xuất) thì trong phần lớn các trường hợp hệ truyền động có khâu đàn hồi phần cơ của nó có thể thay tương đương bởi mấu cơ học đa khối gồm 3 khâu: khâu 1 gồm rôto hoặc phần ứng của động cơ với những phần tử nối cứng với động cơ như hộp tốc độ, trống tời v.v...; khâu 2 là khâu đàn hồi không quán tính; khâu 3 là khâu cơ của máy sản xuất; như hình 1- 9b. Trong đó Mđh là mômen đàn hồi.

Câu hỏi ôn tập

1. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống truyền động điện là gì ?

2. Có máy loại máy sản xuất và cơ cấu công tác ?

3. Hệ thống truyền động điện gồm các phần tử và các khâu nào ? Lấy ví dụ minh họa ở một máy sản xuất mà các anh (chị) đã biết ?

4. Mômen cản hình thành từ đâu ? Đơn vị đo lường của nó ? Công thức quy đổi mômen cản từ trục của cơ cấu công tác về trục động cơ ?

5. Mômen quán tính là gì ? Đơn vị đo lường của nó ? Công thức tính quy đổi mômen quán tính từ tốc độ i nào đó về tốc độ của trục động cơ  ?

6. Thế nào là mômen cản thế năng? Đặc điểm của nó thể hiện trên đồ thị theo tốc độ ? Lấy ví dụ một cơ cấu có mômen cản thế năng.

7. Thế nào là mômen cản phản kháng? Lấy ví dụ một cơ cấu có mômen cản phản kháng.

8. Định nghĩa đặc tính cơ của máy sản xuất. Phương trình tổng quát của nó và giải tích các đại lượng trong phương trình ?

9. Hãy vẽ đặc tính cơ của các máy sản xuất sau: máy tiện; cần trục, máy bào, máy bơm.

10. Viết phương trình chuyển động cho hệ truyền động điện có phần cơ dạng mẫu cơ học đơn khối và giải thích các đại lượng trong phương trình ?

11. Dùng phương trình chuyển động để phân tích các trạng thái làm việc của hệ thống truyền động tương ứng với dấu của các đại lượng M và Mc ?

12. Định nghĩa đặc tính cơ của động cơ điện ?

13. Định nghĩa độ cứng đặc tính cơ ? Có thể xá định độ cứng đặc tính cơ theo những cách nào ?

14. Phân biệt các trạng thái động cơ và các trạng thái hãm của động cơ điện bằng những dấu hiệu nào ? Lấy vị dụ thực tế về trạng thái hãm của động cơ trên một cơ cấu mà anh (chị) đã biết ?

15. Chiều của dòng năng lượng sẽ như thế nào khi động cơ làm việc ở trạng thái động cơ ?

16. Chiều của dòng năng lượng sẽ như thế nào khi động cơ làm việc ở trạng thái máy phát ?

17. Điều kiện ổn định tĩnh là gì ? Phân tích một điểm làm việc xác lập ổn định tĩnh trên tọa độ [M, ] và [Mc, ].

18. Mẫu cơ học đơn khối là gì ? Khi nào thì dùng mẫu cơ học đơn khối để khảo sát hệ thống truyền động điện ?

19. Mẫu cơ học đa khối là gì ? Khi nào thì dùng mẫu cơ học đa khối để khảo sát hệ thống truyền động điện ?