Tài liệu Truyền động điện - Chương 3: Ðiều chỉnh tốc độ và các thiết bị hồi tiếp theo vị trí - Trương Công Hoàng

Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 DCH TÀI LI U TRUY N ð NG ðIN (Ch ươ ng 3) Translator: 1. Tr
 ng Công Hoàng (Page 89-96) 2. H Xuân H p (Page 97-102) Lp: DT05 Edit and Convert : Nguy n Hoàng S ơn Nguy n V ũ Hi p 8 May 2008 ðIU CH NH T C ð VÀ CÁC THI T B H I TI P THEO V TRÍ 1. MÁY PHÁT T C D.C 2. MÁY PHÁT T C A.C 3. B THAY ð I 4. B MÃ HÓA 5. LA CH N H TH NG PH N H I VÀ H TH NG ðIU KHI N 6. XÉT ðN C Ơ H C 7. T V NG – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 1 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 ---------------------------Tr ươ ng Công Hoàng-------------------------- B ñiu khi n chính xác v n t c, ñ nh v ho c gia tc ñòi h i ph i t ươ ng thích v i h th ng ño t i s d ng và ñiu khi n bi n ñ i. m c dù quá trình s n xu t h th ng ñiu khi n b ng c m bi n ñang phát tri n d n ñ n k t qu c i thi n ñưc ñ c tính ñ ng và c ơ cu truy n ñ ng ho t ñ ng nh ư ñi l p, xác ñ nh v trí và t c ñ chính xác. Ch ươ ng này nói v bên ngoài c m bi n t i ho t ñ ng ño c a nó. Tr ưc khi cân nh c v các ki u khác nhau c a c m bi n, c n thi t ph i làm s ch nó, nó th ưng hi u sai l ch, khác nhau gi a ñ phân gi i và ñ chính xác c a c ơ c u ph n h i. ð phân gi i. ð phân gi i c a c ơ c u ph n h i ñưc di n t nh ư s c a phép ño step trong m t vòng quay c a truc motor. T ăng thêm vào b mã hóa c a nó là s xung/vòng quay. ð phân gi i th ưng ñưc miêu t trong gi i h n s c a bits. ñây có liên quan ñn hai ph n bù. Ví d : 12-bit c a c ơ c u ph n h i có ñ ng tr là 2 12 = 4096 xung/ vòng quay. Cơ c u ph n h i t ươ ng t nh ư ñ phân gi i, ñây ñ phân gi i là giá tr xác ñ nh. Nó th ưng h ưng ñ n liên k t ñ phân gi i t i b bi n ñ i s . ð chính xác: ð chính xác c a c m bi n ñưc di n t t t nh t nh ư vi c xác ñ nh ñ l ch tín hi u trong mt chu k ỳ ho c phép ño step. Trong b mã hóa ñ chính xác là nh h ưng c a cu n s ơ c p b i ñ l ch tâm c a s chia ñ t i tr c, tính ñàn h i c a tr c quay b mã hóa và nó là kh p truy n ñ ng t i tr c motor, s chia ñ , quang hoc và x lý tín hi u ñin. Cơ c u ph n h i t ươ ng t , ñ chính xác là nh h ưng c a cu n s ơ c p b i s phân b dây qu n, s l ch tâm c a khe h , s ñ ng ñ u c a khe h và tính ñàn h i c a b thay ñi tr c quay và nó là kh p truy n ñ ng t i tr c motor. Khi s d ng,x lý chính xác tín hi u ñin có th tác ñ ng ñ n tính n ăng ho t ñ ng. ðin t c ũng có th s d ng ñ c i thi n ñ chính xác. Có nhi u nguyên nhân do l i ch nh s k thu t nh ư là có th s d ng b ng tra c u ñã hi u ch nh. ðm b o ñ m n ñiu khi n tính n ăng ho t ñ ng, t c ñ c ơ c u ph n h i ph i ñưc gi mc ñ phân gi i cao. t c ñ th p v trí sai l ch c a b mã hóa trong vòng m t ph m vi tín hi u. 1. MÁY PHÁT T C D.C ( DC TACHCHOMETER GENERATOR) Tng quan: Máy phát t c m t chi u có th hi u nh ư máy ño t c ñ ho c r ng h ơn là máy phát, nó là b bi n ñ i ñin t . ñ ng c ơ quay bi n ñ i trong ñin áp ngõ ra m t chi u. ñây ñin áp t l v i t c ñ quay. Nó có s ph thu c vào chi u quay. Cơ s lý thuy t c a ñ ng c ơ m t chi u ñưc miêu t trong ch ươ ng m t áp d ng t i máy phát.tuy nhiên theo ph ươ ng di n khác máy phát t ñ ng c ơ m t chi u chung: ð tuy n tính c a ngõ ra máy phát ph i cung c p ñin áp ngõ ra t l v i t c ñ tr c quay v i ñ tuy n tính xác ñ nh. Ngõ ra m n – ñin áp ngõ ra ph i không g n sóng, ñ c bi t là trong d i t n s di u khi n ho ct ñ ng. ðin áp ngõ ra xác ñnh t c ñ g tr c là h ng s v i s thay ñ i nhi t ñ . – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 2 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 Ngõ ra máy phát t l v i t c ñ . H th c: Vg=Kg*n - Vg: ñin áp ngõ ra c máy phát. - Kg: h s chuy n ñ ic a máy phát - n: t c ñ c a máy phát. Hai c ơ s c a máy phát t c m t chi u, ñưc ñ u song song và ki u nam châm ñin t . b bi n hoàn t t nh t c a máy phát là lo i nam châm v ĩnh c u, nó ch c và m nh m . S g n sóng c a ñin áp ngõ ra : S g n sóng ñưc xác ñ nh nh ư s b n thiên trong ñin áp ngõ ra, nguyên nhân là do cu n c m ph n ng, do ñó ñ g n sóng t n s cao là s ph thu c c a s cu n c m và s chu k ỳ trong m t vòng. D g n sóng c ơ b n có th b méo ng u nhiên b i nhi u ñin, nh ư là chuy n m ch, bi n ñi ñin tr ti p xúc gi a ch i than và vành góp trên b m t và ch nhô lên c ũa ch i than. ð l ch c a b ñiu khi n trung bình và b truy n ñ ng ngõ ra c a máy phát là nguyên nhân bi n ñ i tín hi u ngõ ra. Cách kh c ph c s bi n d ng là ph i dùng ch i than ch t l ưng cao có ñin tr ti p xúc nh và ph i ñ l c ñ gi ch i. ð ñ y ñ h ơn không th không nói ñ n cách ñiu khi n, canh ch nh tr c quay b i vì ñ có tín hi u t t là yêu c u t c ñ nh. S nh p nho ñin áp th ưng ñưc ño trong r.m.s. m c dù giá tr ñ nh ñ i ñ nh là th nh tho ng xác ñ nh giá. ð g n sóng c a ch i than t n s cao và ñiu hòa là hi m xác ñ nh giá trong tr kháng t ñó m c t i thi u c a ñ m n ñin hi u d ng di chuy n b ph n không b xung có ý ngh ĩa làm tr th i gian t m th i. Nhi t ñ tác ñ ng (temperature effets): máy phát t c là ñc bi t nói v ñ sai l ch nhi t ñ . Tính ch t c a tham s là ñóng l i liên kt t i ngyuên t c thi t k và kim lo i s d ng trong s n xu t máy phát b ng t ăng giá. Máy phát không bù (uncompensated generators): ðây là lo i máy có giá th p nh t, có sai s nhi t ñ lên t i 0.2% / oK c a nhi t ñ nam châm. Máy phát bù (compensated generator): ñây là lo i có nhi t ñ sai s trong vùng 0,05% / oK c a nhi t ñ nam châm. Nam châm gm giá th p thông th ưng ñưc s d ng trong h th ng máy ñin v i nhi t tr bán d n. – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 3 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 gi i h n nhi t ñ c a h th ng ñưc áp d ng cho lo i này lên t i 75 0C tr kahng1 ngõ ra ho t ñ ng m c ñ cao là o i có giá cao. Máy phát n ñ nh (stable generator): Lo i này có sai s n ñ nh trong vùng 0.02%/ oK nhi t ñ nam châm, chúng th ưng là c ơ s c a n ăm nam châm h p l i. Máy phát siêu n ñ nh (ultrtable generator): Lo i này có sai s n ñ nh trong vùng 0.01%/ oK nhi t ñ nam châm, ñt m c ñ ñ nh y nhi t ñ th p, là h th ng h p c a 5 ho c 8 nam châm cùng v i h p kim bù t tr ưng. ð tuy n tính và ác ñng c a t i (linearity and load effects): ð tuy n tính ñưc xác ñ nh nh ư ñ l ch t m i quan h ñưng th ng vol/v n t c. M i quan h b t c ñim nào v i d i t c ñ nh ư ph n tr ăm c a lý thuy t ngõ ra ph n cu i. Gi i h n thông s tuy n tính là t c ñ ñ ng c ơ quay. ð l ch t c ñ x y ra l n khi ñ ng cơ có tính ñin dung, lý do gây ra do khí ñng lc nâng ch i than và do s tr trong gông t ph n ng. ð tuy n tính c a ñin á ngõ ra c ũng b méo b i dòng ngõ ra c c máng. Dòng trong cu n dây ph thu c vào ñ d c ñin áp c a mát phát, t c ñ c a máy và tr kháng c a t i. Ngoài ra do ph n ng ph n ng và s bão hòa do s d ng t c ñ quá cao. ð tuy n tính là k t qu không h n lo n v i ñ cho phép dung sai ngõ ra là 10%. ð n ñ nh c a ngõ ra (stability of the output): ð n ñ nh c a ñin áp ngõ ra ch y u ñưc xác ñ nh b i ch ñ trên b m t vành góp, ph i có ch ñ b o trì vành góp t t, ñc thù t i R L n m gi a 50 và 500 l n R A, ñây R A là ñin tr ph n ng c a máy phát. Khi s d ng giá tr c a R Lcao h ơn giá tr gi i h n mu n c i thi n ñ n ñ nh và ñ tuy n tính ph i tính toán ñ dao ñ ng c a t i. s d ng giá tr th p ho c cao h ơn gi i hn có th dây n i ch i và vành góp b hao mòn ho c t ăng dn tính không n ñ nh c a ngõ ra. Cn ph i gi cho b m t vành góp sáng bóng, làm s ch các mu i than các rãnh và các vùng lân c n. ch t k t t a dày nh ư d u ho c mu i than làm nhi m b n s làm cho ngõ ra không n ñ nh. C n ph i ñánh bóng b m t ñ ng và làm s ch ph n k t dính trên ph n ng, n u c ơ b n chùi s ch ph n ng có th quay trên 1000 min -1 và có th làm s ch vành góp b ng ch t l ng ñ quét ñi b i than và m nh v . ñiu quan tr ng cho phép b mt vành góp và ñon bão hòa ph i s y khô chu ñáo tr ưc khi gi i h n l i và ñóng m t ch i mi n u có th t ñó m t cái c ũ có th nhúng t m v i t p ch t có h i . trong h p kín mong mu n ch y máy phát t c ñ v i giá tr c a ñin tr t i th p t i b trong chi than. ðin áp l n nh t ñ u n i dây ( maximum terminal voltage): ðin áp l n nh t ñ u n i dây là m t hàm c a hai thanh ñ i nhau ñin áp nhìn vành góp và giá tr c a 12V hai thanh ñ i nhau là ñc tính b o ñ m ñ n ñ nh tín hi u ngõ ra. Trong gi i h n dài, ch h ng c a các thanh trong vành góp. ðin áp l n nh t hi m khi xác ñnh, ñúng h ơn là t c ñ l n nh t. S v n hành t c ñ l n nh t ( maximum operating speed): Di n áp ho c vành góp ph i gi i h n ch s t c ñ v n hành l n nh t. giá tr là th ưng mang ñn nh ng t m b n s n ph m d li u. Ph i b o ñ m là mang t c ñ s d ng cao, gi i h n t c ñ máy là không v ưt quá. – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 4 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 Cơ c u c ơ khí (mechanical construction): Cơ c u c ơ khí c a máy phát t c khác nhau ñáng k . nhi u c ơ c u ñưc phân bi t xác ñ nh bên ngoài c a ñ ng c ơ ho c máy, và m t vài th khác là toàn v n, ph i ki m tra ph n ng ca ñ ng c ơ. 2. MÁY PHÁT T C A.C (AC. TACHOMETER GENERATOR): ðo máy phát t c AC 3 pha . ñin áp ngõ ra t l v i t c ñ , khi ñã ch nh l ưu qua ngu n mt chi u thông qua c u ñi t. ñin áp ngõ ra DC phân c c không ph thu c vào h ưng quay và c ũng có th ch s d ng ñiu khi n vòng quay. Ưu ñim c a máy phát không ph i b o d ưng ch i than. B ch nh l ưu có sai s tuy n tính s p x 1,5V x ng ñáng t i chuy n ti p ñ s t ñin áp c a hai ñit. b n ch t sai s không ñ i trong d i t c ñ . ð g n sóng ñin áp ngõ ra ñc tr ưng trong dãy là 4%. ðây là nhóm giá th p nh t v i tính n ăng ho t ñ ng v a ph i s d ng v a ph i s d ng mt chi u. 3.B THAY ð I (RESOLVER): Dc thù b thay ñ i là b phn c a h th ng ñ ng b . ñ ng b là t ng th th i h n c a c ơ cu ñ nh v góc, có th ho t ñ ng cung c p mô men quay cho t i non. Có th cung c p tín hi u v i ñ nh h ưng và ñ l n do h th ng ñ ng c ơ tr ñ ng cung c p mô men quay. B thay ñi bi n ñ i s dng thay ñ i ñ nh v góc trong ñiu ph i d li u s d ng h th ng ñiu khi n. – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 5 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 Nguyên lý thi t k (Design principles): Tt c máy ñin ñ ng b và b bi n ñ i có k t c u c ơ b n, dây qu n roto, gi ñ m n trên vòng bi, quay ñc l p trong vùng n ñ nh, dây qu n stator, s ho t ñ ng là c ơ s nguyên lý c a bi n áp quay, khi mà ñin áp ñưc n n ch nh v i giá tr l n nh t là do ñưc c m ng t tr ưng t cu n s ơ c p và cu n th c p. góc ñin áp khác mu n phát sinh t sóng sin nh ư tr c rotor chuy n ñ ng 3600 ñin. Máy ñin ñ ng b (synchros): Mô t ñơn gi n hóa b qua th c tr ng cu n dây ñơn l trên rotor và stator không cho thông tin góc quay, h th ng ñ ng b là c ơ s h th ng truy n ñ ng ba pha . ñin áp c m ng trong cu n dây stator ba pha ñ t l ch nhau 120 0 ñin.n u cu n c m stator ba pha n i ti stator ba pha ñ ng d ng khác thì ñu tiên ph i hi u ch nh t tr ưng. T tr ưng trong kho ng rotor ti stator mu n có ñin áp c m ng trong biên ñ và pha c a s ch th c a ngõ vào rotor. Nu ngõ ra rotor m nh nh ư ngõ vào rotor, nó mu n hi u ch nh hoàn thi n momen. Momen máy ñin ñ ng b (torque synchros): Momen ñng b ñưc s d ng khi nó yêu c u b chuy n phát không có b ph n tr ñ ng bù vào. S d ng moment th ưng gi i h n t i ñiu khi n h th ng ño. ðc tính thành ph n s d ng trong h th ng là: - Momen chuy n phát (TX) - Momen thi t b thu ( TR) - B ph n chuy n phát momen khác (TDX) – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 6 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 ðây là b ph n có th s d ng t t c trong dây chuy n momen theo sau. Nhìn vào hình v 3.4 ta có th th y khi hai rotor c p t ngu n và stator k t n i nh ư ta th y, mu n nomen m nh lên b i s t ươ ng tác c a t tr ưng rotor và stator c a thi t b ño. Moment mu n mang rotor c a máy thu vào trong hi u ch nh cùng v i b chuy n phát. Khi hi u ch nh moment là 0. ð th momen/ ñ l ch là hình sin t gi a 0 và 180 0 v i giá tr l n nh t là 90 0. ðc tính hi u ch nh chính xác t t c ñ ñ ng b m ch là 1 0. ñây có th s d ng h th ng gi m t c b ng bánh r ăng có ñ chính xác không cao, và ñ chính xác có th t ăng lên b i t l bánh r ăng, ch s sai l ch và khe h nh . ðc tính thính n ăng ho t ñ ng c a momen ñ ng b : - ð chính xác b chuy n phát: ±6 10 arc min - ð chính xác thi t b thu: ±5/60 arc min - B chuy n phát khác: ±6 10 arc min ðIU KHI N ð NG B (CONTROL SYNCHROS): ðiu khi n ñ ng b là t ươ ng t ti momen ñ ng b nh ưng v i tr kháng cu n dây cao, h th ng gi m b t dòng t i, nam châm phi tuy n sai s và nhi t ñ t ăng lên. Th ưng có kh n ăng các b ph n nh s d ng ñã cho áp d ng. Nam châm ñin thay ñ i cung c p tính ñng ñ u c a ngõ ra. ðúng h ơn là mômen ngõ ra. Thành ph n ñiu khi n ñ ng b là ñiu khi n b chuy n phát (CX), ñiu khi n bi n áp (CT) và ñiu khi n b chuy n phát khác (CDX), và chúng có th s d ng gi ng nh ư momen ñng b tr rotor c a ñiu khi n bi n áp cung c p tín hi u ñin ngõ ra nh ư ngõ vào t i ñ ng c ơ tr ñ ng ñiu khi n b khuy ch ñ i, cung c p l i hi u ch nh momen. Khi b ph n truy n ñ ng c a CX và CT là th ng hàng, ñim 0 ñin áp xu t hi n ñim ni rotor c a CT. ñ l ch y u t hi u ch nh tín hi u trong cu n dây rotor v i t ñi pha ti s quy chi u ñin áp, ph thu c trên ph ươ ng ñim chu n c a ñ l ch. ðiu khi n bi n áp có th thành ra chú ý ñn ñim 0 b ch nh l ưu và nó ph i thuòng s dng trong l (cáp). Tuy nhiên ñim 0 là không bao gi 0, nó th ưng là ñin áp d ư th a hi n t i. ta có th nhìn vào hình v 3.5 . ðây là s phân b nh ng t m dát m ng troing stator là k t qu c a ñin áp cùng pha, ñin áp pha 90 0, c hai t n s c ơ b n, s d ươ ng ca hàm ñiu hòa, m c ñ c ñin áp d ư là ñc tính trong 30 ñ n 100 mV ph thu c trên ñin áp ngu nvà các ñc tính k thu t riêng l ,vi kho ng 50 ñn 80% t n s c ơ b n. ðc tính ho t ñ ng c a ñiu khi n ñ ng b : - ð chính xác bi n áp: ±6 7 arc min - ð chính xác b chuy n phát: ±6 8 arc min - B chuy n phát khác: ±6 10 arc min B BI N ðI (RESOLVER): Tng th : – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 7 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 B bi n ñ i là b ph n ñ c bi t c a máy ñin ñ ng b và có hai cuu n dây stator và m t ho c hai cu n dây rotor. Ngoài ra, cu n dây ñiu ch nh ñ n m c 90 0 t i m i cái khác so sánh t i giãn cách 120 0ca máy ñin ñ ng b , c u hình cơ s có th nhình hình 3.6. Mc ñích c ơ b n c a b bi n ñ i là ñiu ph i ngõ ra d ng t a ñ ñ các t h t a ñ c c ca tín hi u ngõ vào, b truy n ñ ng c a b bi n ñi có th b xung thêm ñng c ơ quay.s ph thu c trong ñiu khi n m ch ñin ñòi h i b bi n ñ i có th là ngu n v i hai cu n dây stator, ngõ vào có th c p ñin t i stator ho c rotor, m c dù t tr ưngrotor là mt kh i r ng l n, nó th ưng thu n l i cho vi c gi m b t t l ñin áp gi a cu n s ơ c p và th c p, có th ñưc hi u nh ư là t l c a máy bi n áp (TR), ti n t i vi c ghép b ph n ti p theo c a ñng c ơ tr ñ ng ñiu khi n ñin. S tính toán b bi n ñ i: S tính toán b bi n ñ i tr ưc h t s d ng s tính toán hàm l ưng giác và có th có cu n dây ph n h ho c là không, th ưng cung c p ñin cho stator và khong ph n h i , v c ơ bn ngu n ñin áp là h ng s . khi thay ñ i ngu n h p l thì c c u ph n h i có th là ngu n, nó là kh i b sung cu n dây trong rãnh stator, ñin áp phát sinh và so sánh v i ngõ vào. ðin áp khác ñưc khuy ch ñ i b i b khuy ch ñ i và c p t i cu n dây chính. Tính n ăng bù bi n thiên trong ngu n ñin áp, và c ũng gi m b t nh h ưng c a s bi n thiên t n s , nhi t ñ cu n dây và tr kháng t i. ðc tính ho t ñ ng bi u ñ tính toán b bi n ñ i: Không ph n h i: - ð d ch chuy n pha: 220 0. - Ngõ ra ñim không: 1060mV. - ð sai l ch hàm sin: 0.10.25%. – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 8 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 Ph n h i: - ð d ch chuy n pha: 520 0. - Ngõ ra ñim không: 1580mV. - ð sai l ch hàm sin: 0.050.2%. ð d ch chuy n pha: Nu hai pha, ñ l ch pha 90 0, ngu n s d ng hai pha cu n dây statort tr ưng trong khe h không khí quay và sinh ra ñin áp trong rotor b ng nhau v ñ l n nh ưng d ch chuy n 90 0. m i quan h pha c a rotor và ñin áp stator có th bi t rõ b i góc rotor, ñó là ph ươ ng pháp áp d ng ki m tra có l i sinh ra ngu n c a pha bi n thiên. B bi n ñ i không ch i than(brushless resolver): Du hi u nh n bi t c a t t c các c ơ c u ñ ng b không có vành góp và ch i than làc p ñin cho rotor, nh ưng b bi n ñ i không ch i than có th phát tri n trong dòng cung c p ti rotor xuyên qua bi n áp có khung kh i cu i. t ng th bi n pháp k thu t là ch s dng m t dây qu n rotor ñ cung c p dòng t i rotor. Có th s d ng hai dây qu n rotor nh ưng khi ñó c n ph i dùng thêm hai bi n áp, nh ư v y thì s không kinh t . ðc tính ho t ñ ng, bi u ñ c a b bi n ñ i không ch i than: - ð d ch chuy n pha: -8..+30 0 - Ngõ ra ñim không: 15120mV. - Sai s ñin:315 arcmin. B bi n ñ i ña c c(multipole resolver): B bi n ñ i ña c c có th s d ng cho h th ng ñòi h i ñ chính xác cao, và mô ph ng h th ng có s d ng kh p r ăng nh ưng không b sung vt li u ph tùng và ñưc ghép kh p r ăng sai sót. ðc tính ho t ñ ng c a b bi n ñ i ña c c: - ð d ch chuy n pha: 6..+16 0 - Ngõ ra ñim không: 115mV. - Sai s ñin:37arcmin. B c m bi n quay AC (AC rotaty pickoffs): – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 9 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 B c m bi n quay AC là b bi n ñ i có pha ngõ vào và ngõ ra ñơ n l . chúng th ưng ñưc làm vi c trên 400Hz ho c cao h ơn và ñin áp ngõ ra/góc rotor là tuy n tính. ðây là b n ch t c a hai lo i, m t lo i có góc cao t i 25 0 và lo i khác có góc lên t i 65 0. Ki u góc h p có b n cu n c m kháng stator k t n i trong c u cân b ng. c u hình có th xem hình 3.8 . ðin áp ngõ ra là là k t qu c a s thay ñ i tr kháng ch v i m ch t gây ra b i xác ñ nh v trí/vòng quay c a rotor c c l i. ñ nh y ñin áp ngõ ra votl/b c là t l v i s kích thích ñin áp. ð cho b c m bi n m r ng góc quay cu ng dây s ơ c p kích thích trên stator là ñưc phân ra t cu n th c p trên rotor, s l ch tâm trong l h ng c a stator k t qu trong s bi n thiên c a ñ liên k t t thông nh ư rotor quay. ð nh y là t l gi a s bi n ñ i gi a cu n s ơ c p và th c p và có th làm r ng h ơn cho lo i góc h p. ðc tuy n trung tâm có th cung c p trong cu n th c p t i s cân b ng ngõ ra khi có s ng ưc pha. ð c tính ngõ ra là ñc tính hình 3.10 . – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 10 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 ðc tuy n ho t ñ ng b c m bi n AC: - ð d ch pha: 2..2.8. - Ngõ ra ñim không: 25.45mV. - ð nh y ñin áp: 220..750V/b c. - ð tuy n tính ngõ ra: 0.4..3%. B bi n ñ i k thu t s (resolver-to-Digital conversion): ðo l ưng s bi n ñ i góc b ng b bi n ñ i v n ñã r t thi t th c và b n trong ñ c tính ho t ñ ng v i th i gian dài và không thích h p v n hành trong môi t ưng. k thu t s tín hi u ngõ ra ñòi h i b bi n ñ i t ươ ng t có th v n s d ng s k t h p cùng v i b bin ñ i k thu t s (R/D) ñ bi n ñ i ñin. B bi n ñ i R/D có th thi t k ch p nh n ngõ vào t máy ñin ñ ng b và bo bi n ñ i. bên trong b bi n ñ i ñin s d ng b bi n ñ i ñ ng b t i b bi n ñ i/pha vuông góc dnh d ng tín hi u. S ph ươ ng pháp k thut có th s d ng t i b bi n ñ i R/D. th ng nh t s d ng ñon l ho c c p RC ñô l ch pha m ch ñin ñim v không c a hai b chuy n ñ i so sánh tín hi u. khác là s d ng c ng xung ñ ng h , t n s có th chia v ch t i ch s mã hóa b ng s. Thêm n a là b sinh hàm th i gian th c, hai b bi n ñ i ñ nh d ng tín hi u áp d ng b sinh hàm l ưng giác, cung c p ñin áp ngõ ra d ng t ươ ng t kia là tích h p s hóa, sau ñó cung c p l i b ng c u cân b ng t giá tr góc cho phép. ð hoàn thi n ki u t l liên k t hàm ñiu hòa hình sin, m c dù ph i ch u m t vài nh ưc ñim là th i gian ño không th c nh ư b dao ñ ng RC v ñ sai l ch c ũ . Vi s ñưa thêm kh i c ơ c u bán d n, ch p nh n b bi n ñ i t hi u ch nh theo t l mét. ðây là bi n pháp k thu t d a trên m ng ñ ng cơ ph trong b bi n ñ i ngõ vào liên t c trong kho ng th i gian là s thay ñ i v trí trong t l tín hi u sine và cosine. T ñó h th ng t l có ý ngh ĩa không ph i thay ñ i ñin áp ngõ vào, c ũng không s t áp trong các ñưng gi a b bi n ñ i và b thay ñi. ð ñưc ñ chính xác cao R/D h th ng l p l i bn ch t ti u s l i c a b bi n ñ i có th b chính vào b ng tìm ki m. ðây là bi n pháp k thu t có th s d ng h th ng cài ñt ho c thu n túy b bi n ñ i R/D t i vi c nâng cao hi u su t. Mc dù nó th ưng thu n l i t i s d ng s quy chi u ñin áp ngu n và t n s , ph bi n cùng v i thành ph n ñ ng c ơ ph khác, ho t ñ ng t n s cao có l i cho b bi n ñ i R/D. nhi u thi t k c a b bi n ñ i ho t ñ ng v i biên ñ 50Hz t i 20kHz cùng v i b ăng tn 1kHz. Nó là giá tr minh h a ch s ñ ng l c c a ñ c tính b bi n ñ i trên biên ñ c a tn s và nhi t ñ ho t ñ ng. T d th ñ c tính trong hình v 3.11 ta có th tháy ñiu khi n t i ưu biên ñ là t 400Hz ti 5kHz. – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 11 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 ----------------------- H Xuân H p ------------------------------- 4. ENCODER Nguyên lý ñơ n giãn v trí ñèn quang ñin n m phía sau rãnh c a ñĩ a thông th ưng là m t ñĩa trong su t hình nh nh n ñưc s ghi lên ñĩa ngu n c p cho ñèn là pin. ñu ra c a ñèn quang ñin là m t b ph n phát hi n b ng ñĩ a quay g n v i tr c c a encoder.s xung qua mt chu k ỳ có th t 10 ñ n 1000.ta ph i l a ch n encoder thích h p trong nh ưng ñiu ki n làm vi c nh ư viêc nh h ưng c a môi tr ưng Ưu ñim c a encoder là tín hi u ra không bi n ñ i khi nhi t ñ suy gi m, ñ dài c a dây cáp,tín hi u t ươ ng t c a máy phát t c Phân lo i: 2 lo i _encoder t ươ ng ñi _encoder tuy t ñ i Hai lo i encoder này có m t s ñ c ñim khác nhau _Encoder t ươ ng ñi. Encoder t ươ ng ñi ho t ñ ng theo nghuyên lý Moire.h th ng ñèn quang ñin s quét qua sn ph m va phát tín hi u t i m t b ph n nh n tín hi u ñ ng th i nó ñ nh v trí ñ ñóng ng t h th ng Ph ươ ng pháp ho t ñ ng c a encoder quang ñin là nó có th quét qua t t c các v ch v i ñ chính xác cao Vi biên ñ 50hz_20khz.dai t n c a nó là 1khz Ch s ñ ng l c ñin hình là ñ thay ñ i biên ñ,t n s và nhi t ñ ðưng ñ c tuy n hình 3.12 biên ñ t i ưu là t 400hz -5khz Ăn mòn k thu t viêc ăn mòn k ĩ thu t có th làm cho ñu ra c a phép ño không chính xác trong th c t encoder phát ra hai tín hi u và nó gây ra m t b ưc di chuy n ñ u b ng 90 ñ.tín hi u nó phát ra có d ng xung vuông trong b ñ m ñ m m ch d n xu t t d ng sóng tươ ng thích nó ñt m t tín hi u sóng ñ nh h ưng xác ñ nh nó phát ñi b d m xung d ươ ng hay âm t i b ñ m hai chi u – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 12 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 ðc tr ưng ca nó là l p v s d ng nh c 8um.ng ưi ta có th ch t o b m t s d ng mn h ơn Ch t o m t b truy n ñ ng xung c a c m bi n v i t n su t t l v i v n t c . ñ nh h ưng ca phép quay có m t gi i h n n u c n thi t b ng m t xung t hai t bào quang ñin. H3.12 s ơ ñ xung quay theo hai chi u c a encoder Mt s m u encoder t ươ ng ñi 1.t ươ ng ñi . ñưc s d ng rông rãi.h u nh ư m ch ñ m c a nó có giá tr lên t i 5000v/p ñc bi t m ch ñ m và ñu ra ñưc l a ch n ñ d nh n bi t 2.gia t ăng cùng v i b ñ i chiu tín hi u.bên c nh giá tr s d ng thì nó còn có thi u sót tiêu chu n công nghi p.l p ñ t c u hình ,tín hi u m r ng vi c thay ñ i c ưng ñ dòng .giá tr ñ m dòng lên t i 8000, ñ o vi c ñ o chi u tín hi u theo chi u d ươ ng 2,4,6và 8 cc c a máy.nhà s n xu t ñang t ng b ưc hoàn thi n c i ti n tr c r ng và b n thi t k kt c u c a c m bi n 3.t ươ ng ñi cùng v i ch nh l ưu d ng sóng hình sin v i biên ñ c c ñ i c a sóng hình sin lch pha nhau 90 ñ Encoder tuy t ñ i Công d ng c ũa encoder tuy t ñ i v trí hi n t i ngay l p t c ñưc ño khi h th ng chuy n mch m .encoder tuy t ñ i không dung b ñ m hình sin mà ñưc ño t ñ phân c c c a ñc tuy n ñ u ra c a encoder tuy t ñ i ñưc mã hóa b i mã nh phân và mã gray.ngoài ra s mã hóa có h ưng b t ngu n t mã gray và ñ d ư ñưc hi n th bao g m ñ c tuy n gi a c a mã gray và s cho phép truy n t i khác 2 và ph n d ư c a mã ñơ n v kho ng cách trong s ơ ñ hình 3.15 b ng th 2 có m t ph n b b t ñ chính xác có 28 ô mô t l ưng dư v trí b ng 3 là 28 ô – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 13 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 B MÃ HÓA SIN/COS B trí quang h c c a b mã hóa sin/cos là gi ng v i encoder t ươ ng ñi b vi sai v i tín hi u ñ u ra t ươ ng t (+-A,+-B,+-R) ñng tr c a encoder nh ưng d ng sóng hình sin ñ ln chu n ño ñưc t ñ nh d ươ ng t i ñ nh âm là 1V Dng sóng hình sin vi ngu n c p phát có ñ phân gi i cao .xác ñ nh v trí ,h ưng và t c ñ c a phép quay ñưc phát hi n trong b mã hóa t ươ ng ñi V trí góc có th xác ñ nh khi bi t dòng c a c m bi n và gi a hai ñ l n liên ti p hay hai dãi .tín hi u t ươ ng t pha A và B. ñánh d u chu n m c R xác ñ nh v trí tuy t ñ i n u góc xác l p ñã bi t .b ñ m t ươ ng ñi cho phép ta xác ñ nh th i gian ñ m lên khi A nhanh pha và B ch m pha giá tr c a t thông _incr là b ñ m th i gian hay b ñ m t ươ ng ñi N là b ñ m c a c m bi n A và B l ch pha nhau 90 ñ trong b ưc ñơn v Pha phi có th n i suy t tín hi u d ng sin c a A và B .khi gi a hai b ñ m liên ti p ho c 4 b ưc ñơn v gia t ăng hay các thành ph n khác – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 14 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 Ưu ñim A và B có biên ñ ñ c l p. ñin áp cung c p và v n t c phép quay c a encorder là duy nh t nó không ch u nh h ưng c a biên ñ và góc do ñó arctan v trí không xác ñnh .có th thay ñ i biên ñ hình sin A và B b ng ñiu ch nh góc c a nó. ðây là kh n ăng n i suy khi gi a hai tr ng thái ñ m va k t h p v i d ng sóng sin/cos.nó có ưu ñim áp d ng v i ñ chính xác cao 5. L A CH N H TH NG PH N H I VÀ H TH NG ðIU KHI N a) H th ng ñiu khi n t t ph i xét ñ n m t s tiêu chu n sau V trí gia t ăng hoàn h o ph thu c vào cách ñt v trí ñ y ñ d li u t ươ ng ñi hay tuy t ñi và m t s h th ng ñiu khi n có th xu t hi n ho c không ñiu khi n kích c c a b mt chuy n ti p Bn thân tachometer cho bi t thông tin v n t c và nó không cho bi t v v trí .v trí có th suy ra duy nh t b ng tín hi u v n t c ph n h i ñc l p trong tr ưng h p nhu c u thông tin ñc l p eg áp d ng trong khoa h c nghiên c u robot có th l a ch n m t b phân gi i t t cm bi n quay có th cung c p tín hi u ñ c l p hay bi n ñ i ñ u ra .th c ra ph n nhi u cm bi n ñ c l p ñáp ng c hai b) Làm vi c v n t c m c cao .m t s h th ng ph n h i t o thành kho d li u v i ñ chính xác c a c m bi n v i s b i ch s n i suy t b m t chuy n ti p ñin t .nó có m t b phân gi i ,vòng quay mã hóa ñ u ra ñưc cung c p cho b phân ph n h i b i vì v trí c a thông tin là gây ra b i b ñiu bi n biên ñ c a tín hi u nó thông th ưng c n thi t b bi n ñ i hình th c k thu t s tr ưc nó có th s d ng b ñiu khi n hi n ñ i b gi i mã và b bi n ñ i s (RDC)có th bi t tín hi u ra và s p x p quy chu n 10,12,14 ho c 16 bit k t qu .s ph thu c vào vi c s d ng b bi n ñ i .khi ñưc ghép t i 12 bit RDC ñ chính xác v v trí ñ i l ưng ño 5.27v/p v n t c l n nh t c a encoder b h n ch b i b ñáp ng t n su t c a c m bi n. Nói chung encoder có ñáp ng t n su t l n nh t trong dãi t 200-400khz khi c p phát 4096 v/p quy t c mã hóa vòng quay lên t i 6000phút mà b ñm không b ñ t quãng ðc tính cao h ơn thì giá tr cao h ơn . ñáp ng vòng quay có dung l ưng l n x p x 1mhz c) Làm vi c t c ñ m c th p –làm vi c t c ñ m c th p ñòi h i ñ chính xác và ñ chính xác c a c m bi n 1 s encoder có h th ng ñiu khi n ñơn gi n Vn t c l n nh t ñ t vào và ñiu khi n ñáp ng vòng quay ñu vào c a encoder Vd.s l p l i 2000 dao ñ ng c a m t s h th ng ñiu khi n Vi dung l ưng ñ u vào l n nh t 200KHZ, ñây là ñng c ơ c p phát ch y 6000phút,mà b ñm không b ñ t quãng trong h th ng s .B ñ m ñ m s xung c a encoder qua xác ñnh chu trình th i gian ñây là t t c t c ñ x y ra, nh h ưng c a nó là t c ñ th p/cao. Trong th c t ít khi có s c ,trong m t s ng d ng nó quan tr ng. d) Hi u su t ñ ng c ơ S truy n ñ ng tr ñ ng c a nam châm v ĩnh c u c ơ c u dây qu n b chuy n ñ i dòng ñin gi i h n b i thông tin t c m bi n v tr – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 15 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 Hi u su t c a ñ ng c ơ là ñc tr ưng cho ñ chính xác c a thông tin v trí. Thông th ưng ch nh l ưu d ng sóng sin có ñ chính xác c ơ h c 5 0 Hi u ng Hall b ng t m ch trong biên ñ và quy chu n r t khó trên ñưng th ng b phân gi i và s ch nh l ưu c m bi n quan có th ñúng t i 10 arc/phút cùng 1 s . e) ð chính xác t ng th Encoder quang có ưu ñim: Trong ñin tích m t s n xu t b phân gi i ñ c bi t có th tìm ñưc v i ñ chính xác 2vòng/phút,nh ưng trong t ng th b phân gi i có m c ñ chính xác là 2 ñn 20 vòng/phút.B bi n ñ i t i b bi n ñ i s (RDC) có ñ b t ñ nh phép c ng tr 2 ñ n 8 vòng/phút. f. làm vi c nhi t ñ cao.b phân gi i có kh n ăng làm vi c nhi t ñ cao m t s m ng lưi có th ho t ñ ng nhi t ñ 100 ñ c 6. XÉT ðN C Ơ H C Ta ph i ñ t thi t b ph n h i v n t c chính xác s liên kt v n t c gia t c v i ñ ng c ơ ho c t i là m t phép ño Encoder Gia t c góc 100000rad/s.s Gia t c l n nh t 100m/s.s dao ñ ng và va ñp v ng ch c 11ms.dao ñ ng ñin tr 100m/s.s ñn 50 t i 200Hz Vn t c c c ñ i và s ng d ng trong cu c s ng và cách l a ch n các ch tiêu áp d ng Moment c a l c quán tính c a ñ ng c ơ và kh p truy n ñ ng c a c ơ c u ph n h i .h th ng kh i dao ñ ng ñơn v i m t t n s riêng .nhu c u ñiu khi n d i t n bên ngoài c a b truy n ñ ng có ki u ghép khác c a s l n A nh ưng trong t ng th ki u c a ti t l ưu thông th ưng ñưc ưu tiên cho t n s riêng cao nh t .t n s riêng cho b i bi u th c f.=(1/2*3.14)N(C/I ) f.là t n s riêng Hz c là ñ b n xo n c a kh p n i Nm/rad I là moment c a l c quán tính c a ñ ng c ơ c m bi n kg.m.m Mc dù m t s nhà cung c p ñ nh giá tr cho chu kì dòng ñin .và ñ khuy ch ñ i tr ñng d i t n moment là 2Khz và cao h ơn .t n s riêng c a b ghép t t nh t x p x 2KHz nó không có th ñưa ưu ñim t t h ơn hi u qu c a b bi n ñi -b gi i mã ð v ng ch c c a b gi i mã không có giãm nó là c ơ c u ñơn giãn có m t ñ ng c ơ n i ren ñng d ng,cu n dây tuy nhiên ñi b ph n tùy hoàn c nh b t g p _encoder Phù h p thích ng b i vì c hai encoder và b phân gi i có th mua cùng v i b 7.GI I H N C A B NG THU T NG _h th ng ño ñ c l p _ ñ i l ưng ño xác ñ nh b ng cách ñ c thông tin t thang ño mà không tính. ñi l ưng ño ngay l p t c có giá tr sau khi m _m c ñ chính xác- m c ñ c a ñ c tính ñưc xác ñ nh b i ñ l ch c c ñ i c a ñ i l ưng ño cho phép Xác ñnh ño biên ñ (e.g.1m) – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 16 Ch ươ ng 3- Control Techniques Drives and Controls Handbook – Page 89->102 _ñánh giá ñ l n ph ươ ng pháp ñánh giá tín hi u phát sinh b i s phân tích ñ ng l c h c .bi n thiên biên ñ c a hai ñin áp xoay chi u ,m t s t n su t s d ng ñ xác ñ nh ñ i lưng ño _encoder góc .phép quay bi n ñ i góc trong tín hi u ñin c a khí c ño l ưng _ph ươ ng pháp t n s mang ph ươ ng pháp ñưc s d ng ch y u v i nam châm và h th ng ño ñin c m _b ch n l c ñ nh h ưng b ph n c a m t b ñ m hai chi u .xác ñ nh ñ nh h ưng c a b ñm _kho ng cách b mã hóa chu n .ph ươ ng pháp ño t ươ ng ñi nh ñó v trí ño ñ c l p có th xác ñnh b ng ñánh giá ñ bi n ñ i có h th ng kho ng cách gi a hai ñim m c liên ti p _quýet ñng l c ph ươ ng pháp quýet s d ng hai tín hi u xoay chi u có biên ñ không ñ i và sinh ra t n s khác y u và ph ươ ng pháp ño bi u di n góc pha _ñ l ch sai l ch c a phép ño góc gây ra b i ñ l ch tâm c a vòng tròn chia ñ trong b ñm _ma gray chi ti t kho ng cách h th ng mã trong m t s thay ñ i tín hi u mã v i s thay ñi t m t phép ño ti p theo _encoder thành ph n máy ,b ñ c a khí c ño và b ñ m _h th ng ño s gia Ph ươ ng pháp này v i giá tr ño ñưc suy ra t phép l y t ng c a ñ l n _liên k t toàn v n Ci ti n thi t k c a encoder góc b ñ m trong ñưc xây d ng ñ nh v t t trên khe h c a stato _h th ng ño nhi u H th ng ño quang ñin cùng v i m t ñ cách t pha quét tín hi u qua s n ph m thông qua chùm nhi u x _phép n i suy Ph ươ ng pháp ño ñ l n c a s n ph m khi th i gian l p l i ch nh b nh ¼ h th ng ño Thành ph n c a encoder b ñ m ,màn hình và m ch chuy n ti p _kh i k t c u góc c a encoder Encoder góc thành ph n ch y u ñĩ a và h th ng quét ñưc cài ñt s n bên trong máy ho c bàn xoay _ñnh lu t moire Ph ươ ng pháp quét quang ñin s d ng hai lo i l ưi sóng nó s ñóng m i v trí khác mhau và nó ñươ c m c g n nh ư song song v i nhau _encoder nhi u vòng quay .encoder quay ñc l p .xác ñ nh v trí góc tr c truy n ñ ng và mt s phép quay c a tr c truy n ñ ng -ñánh giá pha ph ươ ng pháp ño v trí b ng ño pha khi gi a hai ñin áp xoay chi u bi n thiên y u trong vòng quay t l v i m ng l ưi pha l p r v i m ng l ưi chùm nhi u x ho c ph n x ánh sáng trong hai b c _ñơ n v góc. ñơn v chu n c a ñơn v góc có hình cung c a m t chu k ỳ vòng tròn ñ dài bán kính – Dientau05@yahoo.com – Dientau05@gmail.com 17