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 Id IT2,4 p+p q1 p+a 2pHEÄ THOÁNG q1 p+a 2pHEÄ THOÁNG q q q1 p+a q1 q Hình 2-11: đồ thị điện áp, dòng điện chỉnh lưu cầu 1 pha khi tải là (R - L) Hiện tượng chuyển mạch: giả thiết khi T1,T3 đang mở cho dòng điện chảy qua , iT1,3 = Id khi q = q2 cho xung điều khiển mở T2, T4 vì sự có mặt của Ld nên dòng TT1,3 không thể giảm đột ngột từ Id xuống 0, mà dòng iT2,4 cũng không thể tăng đột ngột từ 0 đến Is . Lúc này thì cả 4 Tiristơ cũng mở cho dòng chảy qua gọi là hiện tượng chuyển mạch (trùng dẫn), phụ tải bị ngắn mạch, Ud = 0 nguồn eLcũng bị sinh ra dòng ngắn mạch ic . Ta có phương trình: Nếu chuyển góc toạ độ từ 0 sang q2 ta có ic = đặt ic = ic1+ ic2 với ic1= ic2= ic1 làm tăng dòng trong T4 và làm giảm dòng trong T3. ic2 làm tăng dòng trong T2 và làm giảm dòng trong T1. iT1,3 =Id - do hiện tượng chuyển mạch nên điện áp chỉnh lưu bị suy giảm 1 lượng DUg DUg = khi Ld ¹ 0, giá trị trung bình của điện áp tải sẽ là: U’d = Ud - với Ud = q a U2 q2 q3 Ud 0 g iT1 q a Id Id iT2 0 Hình 2-12a: sơ đồ nguyên lý trường hợp trùng dẫn Hình 2-12b: đồ thị điện áp, dòng điện trường hợp trùng dẫn. Chương III NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÂN DOSIMAT Cân Dosimat là hệ thống điều khiển tự động điều chỉnh lượng liệu vào máy nghiền theo yêu cầu công nghệ. Đồng thời cân mức liệu đổ vào máy nghiền theo thời gian tấn/giờ và đưa lên đồng hồ chỉ thị báo cho người vận hành biết. 3-1. Giới thiệu về công nghệ Dosimat. Hệ thống điều khiển Dosimat là một hệ thống điều khiển tự động, hoàn toàn theo một chu trình kín. Hệ thống Dosimat có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Hàng giờ bột liệu được lấy ra từ đầu ra của máy nghiền liệu, được đưa về phòng thí nghiệm bằng phương pháp bán tự động bột liệu được nghiền lại, cân định lượng và ép thành viên. Viên này là viên mẫu được đưa vào máy phân tích Rơnghen, chúng được phân tích và tính ra 8 mẫu phổ tương ứng với 8 hàm lượng của 8 nguyên tố chính trong mẫu: Si, Al, Fe, Ca, Mg, S, K, Cl. Các trị số cường độ phổ với một đường định trước cho sẵn (là kết quả của phương pháp phân tích hóa) được đưa vào máy tính điện tử từ trước đó. Tính được tỷ lệ % của các oxit các nguyên tố trên. Căn cứ vào tỷ lệ % của các oxít máy tính điện tử sẽ tính được ra 3 mô đun bão hòa với KH = »0,8 ¸1 LSF = » 85 ¸100 SiM = = 1,7 ¸ 3,5 và AIM = » 0,7 ¸ 2 Căn cứ vào 3 mô đun FLS đã cho trước là hàm lượng % của 4 thành phần phối liệu (đá vôi, đá sét, cát, sỉ). Máy tính sẽ phân tích ra tỷ lệ % cần thiết của 4 thành phần phối liệu trên và sẽ tác động vào cân băng Dosimat. Cân băng là bộ phận thừa hành có nhiệm vụ cung cấp 4 thành phần phối liệu theo đúng tỷ lệ % phối liệu mà máy tính đưa ra. 3-2. Hệ thống truyền động điện. Sơ đồ khối chung của hệ thống TĐĐ cân băng Dosimat ở hình (3-1) a) Băng tải. Là loại băng tải cao su dài 3,5 m, rộng 1,2 m được truyền động nhờ một động cơ một chiều kích từ độc lập, kéo qua bộ giảm tốc và được điều khiển bằng hệ thống cân tự động. Băng tải truyền động theo phương năm ngang. Động cơ quay tang trống chủ động nhờ ma sát mà băng tải truyền động. Để khắc phục độ võng của băng tải người ta đặt các con lăn ở phía dưới lòng băng tải. Toàn bộ băng tải và giá đặt băng tải, động cơ đều đặt trên giá cân và được đè lên tế bào cân tức là tế bào cân đặt ở phía dưới hai bên giá băng tải. b) Động cơ. Động cơ của Dosimat là loại động cơ một chiều kích từ độc lập loại: 300/ 2k. 140SP N0 36946 có các thông số sau: Pđm = 2,2 kW Uđ = 220 V. Id = 11,2 A. N= 1600 v/ph. UKT = 220V. IKT = 0,25 A. c) Tủ điều khiển Dosimat. Được đặt trong cabin điều khiển cầu xúc mặt trước của bộ điều khiển Dosimat gồm: Một đồng hồ chỉ kim đo tốc độ vòng/ phút. Đồng hồ đo tổng (tấn) dạng công tơ mét. Một đồng hồ kim chỉ tấn/giờ. Một công tắc thao tác START/STOP. Một công tắc chọn mức vận hành LOCALMAN-AUTOCONTROL. Đồng thời trên trung tâm cũng được bố trí các chỉ thị tương tự. 3.3. Nguyên lý điều khiển cân Dosimat. a) Để hệ thống chuẩn bị làm việc phải có đủ các điều kiện sau: Điện áp nguồn cung cấp đến động cơ. Chiết áp có điện áp thay đổi từ 0 ¸12 V được đặt trước giới hạn dòng điện phần ứng lớn nhất của động cơ Imax = 2 Iđm. Chiết áp có điện áp thay đổi từ 0 ¸12 V được đặt trước giới hạn tốc độ min cho động cơ. Có nguồn kích từ. Tín hiệu đặt trên trung tâm cho phép với các điều kiện trên thì động cơ đã xác định một góc a ban đầu cho các Thyristor. Khi đó Dosimat có tín hiệu báo sẵn sàng khởi động. b) Quá trình khởi động. - Chạy tự động. Rơ le d1 đóng tiếp điểm 10a9 sang 10 b1. Rơ le d1 đóng tiếp điểm 10b8 sang 10 a6. - Chạy tại chỗ. Rơ le d1 đóng tiếp điểm 10a9 sang 10 a4. Rơ le d1 đóng tiếp điểm 10b8 sang 10 a6. Khi chạy tại chỗ thì tín hiệu đặt từ trung tâm không có tác dụng nữa mà phải thông qua tín hiệu tương ứng đặt tại công đoạn. Tại chiết áp V5 có điện áp thay đổi từ 0 ¸ 10 V. Để thay đổi điện áp vào khối 370-R. - Khởi động. Khi trên trung tâm hoặc vận hành tại chỗ khởi động thì mạch được đóng vào bộ biến đổi (BĐ-TĐ) dẫn đến động cơ được khởi động, Dosimat sẽ tự động điều chỉnh tốc độ động cơ tăng hoặc giảm để được lượng liệu phù hợp tương xứng với trị số đã được đặt trước. Mạch điều chỉnh gồm có: + Mạch vòng điều chỉnh lưu lượng. + Mạch vòng điều chỉnh tốc độ. + Mạch vòng điều chỉnh dòng điện. Khi thiết bị hoạt động lượng liệu được đưa vào băng tải cân, băng tải tác dụng lên tế bào cân, các tế bào cân tạo ra tín hiệu điện áp. Các tín hiệu này cùng với tín hiệu đến được đặt trước sẽ so sánh với nhau và qua các bộ khuyếch đại. Các tín hiệu khuyếch đại được đưa đến bộ logic A06 và tới bộ tạo xung A05 tới biến áp xung để điều khiển góc mở a tăng hoặc giảm làm thay đổi điện áp. Phần ứng động cơ dẫn đến làm thay đổi tốc độ động cơ. Khi đạt được trị số yêu cầu thì tín hiệu điều khiển và tín hiệu phát tốc sẽ bằng nhau về trị số và điện áp. Đầu vào bộ khuyếch đại A2 (A07) sẽ tương ứng là “0”. c) Cuộn kích từ. Cuộn kích từ động cơ được cung cấp bởi bộ chỉnh lưu không điều khiển cầu 1 pha (370-A04). Điện áp ra là không đổi. Trong trường hợp mất điện áp từ một cụm trong bộ điều chỉnh sẽ tự động khóa Thyristor. 3-4. Phân tích hệ thống điều khiển Dosimat. 3.4.1. Sơ đồ khối hệ thống. Thành lập sơ đồ khối từ sơ đồ nguyên lý. Hình 3-1: Sơ đồ khối hệ thống. 370K: Là bộ khuyếch đại MV RQ: Khối điều chỉnh lưu lượng Rw: Khối điều chỉnh tốc độ Ri: Khối điều chỉnh dòng điện ĐKFX: Khối điều khiển phát xung BBĐ: Bộ biến đổi Tiristơ Đ: Động cơ 4.4.2. Sơ đồ nguyên lý chung của bộ cân Dosimat Để đo trực tiếp lượng liệu (trọng lượng) đổ vào máy nghiền người ta dùng tế bào cân gắn dưới giá băng tải mang liệu. Tín hiệu đầu ra của tế bào cân bằng tỷ lệ với khối lượng của vật liệu tác dụng trên một tiết diện. Tế bào cân bao gồm các bộ cảm biến sức căng. Điện trở lực thay đổi theo lực tác dụng nên nó nghĩa là thay đổi theo khối lượng vật liệu trên băng tải. Các điện trở của cảm biến được nối điện vào một cầu Wheatstone. Điện áp ra của cầu được đưa đến bộ khuyếch đại mv (370-K) chức năng của bộ khuyếch đại mv này là khuyếch đại điện áp đưa từ tế bào cân tới rồi đưa lên chỉ thị. Bộ khuyếch đại này có liên quan tới chiết áp Range, chiết áp này để điều chỉnh hệ số khuyếch đại. Đầu ra của bộ khuyếch đại mv (370-K) được so sánh với tín hiệu từ máy tính đưa xuống tạo nên tín hiệu điều khiển đưa đến bộ (370-R). Bộ (370-R) là bộ khuyếch đại thuật toán (trong sơ đồ có 2 bộ khuyếch đại 370R). Một bộ khuyếch đại được sử dụng như một bộ biến đổi phân cực khi thiết bị chạy không có cân. Khi chạy tại chỗ Rơle d1 đóng tiếp điểm 10a9 sang tiếp điểm 10a4 và rơle d3 đóng tiếp điểm 10b8 sang tiếp điểm 10a6 lúc này người vận hành tại chỗ sẽ chỉnh định triết áp R5 để đặt tín hiệu từ 0 ¸10 V tương ứng với lượng liệu tấn/giờ. Khi rơle d1 đóng tiếp điểm 10a9 sang 10b1 và rơle d3 đóng tiếp điểm 10b8 sang 10a2 thì bộ khuyếch đại PI này cung cấp 1 tín hiệu analog giữa 0 và +10 đến để điều khiển động cơ họat động. Nếu khi lượng liệu trên băng ra nhiều hơn lượng liệu đặt trước tức là tốc độ động cơ tăng khi đó Uf tốc sẽ tăng qua (370-K) thì tín hiệu phản hồi dương hơn qua bộ PI tín hiệu chủ đạo để điều khiển tốc độ động cơ giảm xuống (tín hiệu ra ở cực b3 được nối phản hồi tới đầu vào để tạo luật điều khiển PI). Bộ 370- C là bộ khuyếch đại cung cấp sự thay đổi trạng thái và báo động của tải trọng dưới. Khi bộ khuyếch đại PI cung cấp điện áp lớn hơn +10 và trường hợp khi tín hiệu khuyếch đại của (370-K) là quá nhỏ. Tín hiệu ra ở cực a2 của bộ 370-R là tín hiệu chủ đạo của bộ điều khiển tốc độ 370-A08. Đây là bộ điều chỉnh tốc độ động cơ sao cho nó tương ứng với tốc độ đã đặt trước, tương ứng với tín hiệu đã đặt mà không phụ thuộc vào tác động nhiễu như điện áp nguồn, nhiệt độ, sự thay đổi tải. Tín hiệu đầu ra của bộ 370-R đưa vào bộ điều chỉnh 370-A08 ở cực a1 (0 ¸+10) và đưa vào bộ khuyếch đại thuật toán A1. Sau đó tín hiệu chỉ đạo được đặt vào đầu đảo cực A2, tín hiệu phản hồi âm tốc độ của máy phát tốc (đầu vào a8) cũng được đặt vào đầu đảo của khuyếch đại thuật tóan A2. Bộ khuyếch đại thuật toán có nhiệm vụ tạo luật điều khiển PI có chức năng làm giới hạn được tín hiệu dòng điện cực đại. Như vậy bộ 370-A08 sẽ điều khiển tốc độ động cơ theo tín hiệu chủ đạo đã đặt mà không phụ thuộc vào nhiễu. Tín hiệu ra của bộ 370 –A08 được đặt vào cực b6 của bộ 370 – A07 làm tín hiệu chủ đạo cho bộ điều chỉnh dòng điện 370 – A07. Đây là bộ điều chỉnh dòng điện so sánh và tạo xung nhiệm cụ của bộ 370 –A07 lấy tín hiệu phản hồi âm dòng qua biến dòng so sánh với tín hiệu chỉ đạo đưa từ bộ 370-A08 sang làm tín hiệu chỉ đạo để điều chỉnh điện áp điều khiển cho ra một xung có độ rộng thay đổi để điều khiển điện áp phần ứng động cơ. Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh dòng điện so sánh tạo xung 370-A07 được đưa vào cực a6 của bộ 370-A06, chức năng của bộ 370-A06 là tạo điều khiển logic liên quan đến f, tạo các tín hiệu xung răng cưa đồng bộ với điện áp phần ứng. Ở bộ 370-A04 là khối tạo tín hiệu đồng bộ và chỉnh lưu kích từ. Khi có kích từ thì Trazitơr sẽ mở tương ứng với một tín hiệu bằng 0 đưa đến cực a8 của khối logic 370 – A06. Nếu không có kích từ thì trazitor sẽ khóa tương ứng với tín hiệu bằng 1 (XF =1) đưa đến cực a8 của khối 370-A06 nó sẽ khóa bộ 370-A08 và 370 –A07 không cho hai bộ này hoạt động dẫn đến hệ thống ngừng hoạt động. Hai tín hiệu ra của bộ 370-A06 được đưa vào bộ khuyếch đại 370 – A05 dùng để khuyếch đại xung mở sau đó được đưa đến biến áp xung để đến từng cặp Thyristor. Hình 3.2: Sơ đồ khối chung cân băng Dosimat 3.4.3. Phân tích khối U7 (mạch lực).(Hình 3-4) - Giới thiệu sơ đồ. Biến áp nguồn 380v/300v là nguồn xoay chiều qua cầu chì bảo vệ S1 đưa vào cực 78-79 đầu vào của cầu chỉnh lưu một pha đối xứng gồm 4 Thyristor. Nguồn một chiều được lấy ra trên cực 35-54 của cầu chỉnh lưu đưa đến cuộn lọc san bằng K1 và đến cực của động cơ. Đầu 74-75 là đầu vào cực biến áp xung, đầu ra của biến áp xung lấy trên cực 3,4 và 5,6 sau đó đi vào cực G của Thyristor TH1, TH4. Đầu 76-77 là đầu vào của biến áp xung dùng để mở Th2, Th3 đầu ra lấy trên cực 3,4,5,6. - Nguyên lý hoạt động của sơ đồ. p a 0 p+a 2pHEÄ THOÁNG q Ud q iT1,4 id iT2,3 Hình 3.3 đồ thị dạng điện áp, dòng điện mạch lực (U7) Ở nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn giả sử dương tại cực 78 thì Thyristor TH1, TH4 có điều kiện đê dẫn dòng. Tại thời điểm f1 phát xung điều khiển vào cực G của TH1 và TH4 tức là đầu 74-75 của biến áp xung có tín hiệu xung và đầu 3,6 có xung dương (đầu ra của biến áp xung). Lúc này Tranzistor T1A và T2A mở để đưa xung vào cực G của Thyristor Th1, Th4 hai Thyristor này dẫn dòng theo mạch +78 ®Th1 ®54 ®Động cơ ®33 ®Th4 ®-79. Ở nữa chu kỳ sau điện áp nguồn đổi dấu dương ở 79, âm ở 78 hai Thyristor Th1, Th4 bị khóa lại và Th2, Th3 có điều kiện để mở ra. Tại thời điểm p + a đưa xung điều khiển vào cực G của Th2, Th3 tức là đầu 76, 77 của biến áp xung có tín hiệu xung điều khiển, cực 3, 6 đầu ra biến áp xung là dương dẫn đến Tranzistor T1B, T2B mở để đưa xung điều khiển đến cực G của TH2, Th3 +79 ®Th3 ®54 ®Động cơ ®Th2 ®-78. Ở chu kỳ sau quá trình lặp lại lại như ban đầu. Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch lực (U7) 3.4.4. Phân tích khối khuyếch đại xung 370-A05. Sơ đồ nguyên lý ở hình 3.5. Giới thiệu sơ đồ. Hai tín hiệu đầu ra của mạch logic được đưa vào bộ khuyếch đại xung 370-A05 sau đó được đưa vào biến áp xung rồi đến từng cặp cực điều khiển Thyristor. Điện áp xoay chiều 25v (lấy từ biến áp nguồn) được nối đến cực b3, b6 được chỉnh lưu nhờ 2 điốt D1, D2. Khuyếch đại xung gồm hai nửa giống nhau. Mỗi nửa có 3 tranzitor điều khiển T1, T2, T3 tương ứng có 2 tranzitor công suất là T4, T5. Nửa kia gồm 3 tranzitor T6, T7, T8 và 2 Trazitor công suất T9, T10. Nguyên lý hoạt động. Khi có tín hiệu logic ZA a6 = 0 thì T1 bị khóa còn T2 thông dẫn đến T5 thông và cung cấp một điện áp 30v đến đầu vào của biến áp xung là đầu a7, b7 tương ứng là đầu 74, 75 vào của biến áp xung. Nửa kia của bộ khuyếch đại xung cũng làm việc tương tự nhưng với tín hiệu logic ZB = 0. Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại xung (370 – A05) 3.4.5. Phân tích khối logic (370-A06): (Hình 3-7) Theo sơ đồ nguyên lý ta có ZX = ZY = ZA = XA . XT . XF . ZB = XB . XT . XF . XF : là tín hiệu từ mạch 370 – A04 báo cho kích từ. : Là tín hiệu xung điều khiển đưa từ khối 370-A07. ZV: là tín hiệu logic đến bộ 370-A08 để báo có kích từ đồng thời cũng là tín hiệu đưa đến 370-A07. ZV, ZB: là tín hiệu logic cung cấp đến bộ khuyếch đại xung 370-A05 để tạo xung mỏ Thyristor trong 1/2 chu kỳ điện áp. ZS: là tín hiệu đồng bộ đưa tới bộ 370-A07. XH: Là tín hiệu báo có nguồn ổn áp. Cực b6, b7 của bộ 370 –A06 được nối với các pha riêng của điện áp 25v xoay chiều. Dây trung tính của các pha này được nối đến cực a7. Tín hiệu của bộ điều chỉnh dòng điện 370-A07 được đưa vào cực a6 của bộ 370-A06. Tranzitor T1 dẫn khi pha B là dương và T2 dẫn khi pha A là dương. Hai tín hiệu logic đồng bộ chính đạt được bởi mạch logic NAND và được sử dụng để đồng bộ T3 ở bộ 370-A07. Tranzitor T3 (Bộ 370-A06) làm nhiệm vụ ổn định chế độ làm việc ban đầu. Cực a8 được nối từ tranzitor T1 (Cực colector) ở bộ 370-A04 là bộ chỉnh lưu kích từ nó tương ứng với một tín hiệu bằng 0 cung cấp tới cực a8. Nếu T1 không dẫn, một tín hiệu XF = 1 được đưa đến cực a8 nó sẽ khóa bộ 370-A08 và 370-A07 không cho hai bộ này hoạt động. Tranzitor T4 và R12, R13 làm nhiệm vụ ổn áp cung cấp nguồn cho mạch logic luôn là 5v. Diốt D1, D2 là điốt bảo vệ chống điện áp ngược cho T1, T2 . Fa A,B A B 2pHEÄ THOÁNG p 0 ZA,ZB Nguyên lý hoạt động của sơ đồ (khối logic 370-A06). Hình 3.6. Đồ thị các dạng xung Giả sử trong khoảng từ 0 ¸ p thì pha A dương Thyristor Th1, Th4 ở mạch U7 có điều kiện để mở. Trong khoảng này thì khối logic cũng có tín hiệu đồng pha từ pha A qua biến áp xuống 25 v được đưa vào cực a6. Lúc này tranzitor T2 mở cho dòng chảy qua, tín hiệu ở cực emitor là tín hiệu có giá trị 0 đưa qua khâu đảo băng XA. Tại đây tín hiệu này kết hợp với tín hiệu điều khiển XT, mà tín hiệu điều khiển XT này phụ thuộc vào tín hiệu XF là tín hiệu báo có dòng kích từ (XF = 0 có dòng kích từ) và tín hiệu XH là tín hiệu báo sự cố (báo có nguồn ổn áp) Khi có nguồn ổn áp 5v thì T3 thông dẫn đến XH = 0. Hai tín hiệu XF, XH phải bằng 0 chúng được nhân với nhau để đầu ra a1 = . Như vậy Khi ZA = 0 thì: XT có xung. Tín hiệu logic ZA = 0 được đưa đến bộ khuyếch đại 370-A05 sau đó được đưa vào biến áp xung để đến cặp Thyristor Th1, Th4 mở quy trình như sau: ZA=0 dẫn đến T1 khóa T2 và T3 thông gây nên T4, T5 thông bộ khuyếch đại cung cấp điện áp 30v đến biến áp xung được nối với cực a7, b7 (370 – A05) được đưa đến U7 để mở Th1, Th4. Tại pha B. Trong khoảng từ p ¸2p thì pha B dương Thyristor TH2, Th3 có điều kiện để mở. Cũng trong khoảng này thì khối logic có tín hiệu đồng pha từ pha B qua biến áp xuống 25v được đưa vào cực b7, lúc này Tranzitor T1 mở cho dòng chảy qua, tín hiệu có giá trị không đưa vào khâu đảo rồi kết hợp với tín hiệu XT (tín hiệu điều khiển). Tín hiệu điều khiển kết hợp với tín hiệu , qua khâu đảo để đầu ra của khâu đảo là 1. Như vậy ZB = 0 khi: + XB = 1. + XL = 1 (XL = XF. ) + XT có xung. Khi ZB = 0 thì ở bộ 370-A05 (khuyếch đại xung) nhận được ZB=0 dẫn đến tranzitor T9 và T10 thông bộ khuyếch đại cung cấp 30v đến biến áp xung được nối với cực b2, a2 rồi đưa đến đầu 76-77 của U7 và thứ cấp biến áp xung đưa vào cực G của Th2, Th3. Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch logic (370-A06) 3.4.6. Phân tích khối điều chỉnh dòng điện và so sánh tạo xung: (hình 3-9) - Mạch tạo điện áp răng cưa. Uđk ZS UK UA2 0 p 2p Hình 3.8 Đồ thị xung răng cưa Bình thường khi Tranzitor T3 khóa tụ C8 được nạp điện, điện từ nguồn một chiều +12V ® R23 ®C8 ®0 thời gian nạp được tính như sau: Tn = R23.C8 Trong đó R23 = 220K, C8 = 0,22MF. ÞTn = 48,4 . 103 .10-6 = 4,8 ms. Tại thời điểm điện áp nguồn = 0 thì tín hiệu XA, XB ở khối logic 370-A06 đều bằng 1 (dương +5V) hai tín hiệu này được nhân với nhau qua khâu đảo của IC3 để tín hiệu ra ZS b1=1 (điện áp dương), tín hiệu ZS chính là tín hiệu đồng bộ được phát ra từ khối logic đưa đến cực b2 của bộ 370-A07 để làm nhiệm vụ tạo điện áp răng cưa, quá trình tạo điện áp răng cưa như sau: Như ở trên ta đã nói bình thường C8 được nạp điện từ nguồn 1 chiều 12V, khi có tín hiệu đồng bộ ZS = 1 (điện áp dương) lúc này sẽ tạo thế cho Bazơ của tranzitor T3 làm cho T3 mở cho dòng chạy qua nên tụ C8 sẽ phóng điện khép kín mạch qua T3 kết thúc một quá trình tạo điện áp răng cưa. Sau đó quá trình lại được lặp lại như ban đầu. Mạch tạo xung. Khi điện áp điều khiển lớn hơn điện áp răng cưa thì điện áp đầu ra của khuyếch đại thuật toán A2 là âm, khi điện áp điều khiển nhỏ hơn điện áp răng cưa thì điện áp đầu ra của khuyếch đại thuật toán A2 là bão hòa dương. Khi điện áp răng cưa luôn bằng điện áp điều khiển thì đầu ra của khuyếch đại thuật toán chuyển từ dương xuống âm. Tranzitor T4 có nhiệm vụ đảo dấu tín hiệu ra của A2 để cung cấp tín hiệu đến bộ 370-A06. Tụ C11 làm nhiệm vụ chống nhiễu xung tần số cao ở Bazơ T4. Tụ C12, C13 làm nhiệm vụ lọc, Tụ C10 làm nhiệm vụ chống nhiễu đầu ra. Tụ C9 và R25 làm nhiệm vụ bù tần số ổn định tín hiệu cho khuyếch đại thuật toán A2. Bộ điều chỉnh dòng điện: Đầu vào của bộ điều chỉnh dòng điện (370-A07) được lấy tín hiệu chỉ đạo đưa từ đầu ra của bộ (370-A08). Nhiệm vụ của bộ (370-A07) là tín hiệu phản hồi âm dòng lấy ở bộ kích từ qua biến dòng so sánh với tín hiệu chỉ đạo đưa từ bộ (370-A08) tới tạo tín hiệu ra là điện áp điều khiển để cho ra một xung có độ rộng thay đổi để điều chỉnh tốc độ động cơ. Tín hiệu ra của bộ (370-A08) luôn có giá trị dương (0¸5V) tương ứng với dòng phần ứng là (0 ¸2Iđm) được đặt vào cực b6 của bộ (370-A07) làm tín hiệu chủ đạo cho bộ điều chỉnh dòng điện. Tranzitơ T1, T2 ở đầu vào làm nhiệm vụ chỉ cho phép bộ điều chỉnh làm việc khi có dòng kích từ nguyên lý làm việc như sau: Tín hiệu ZV là tín hiệu đưa từ khối logic (370-A06) tới báo có kích từ được đưa vào đầu b7 của bộ (370-A07) khi tín hiệu ZV = 0 nghĩa là báo không có dòng kích từ thì thế của Bazơ T1 âm nên T1 khóa, thế bazơ của T2 dương T2 mở cho dòng đi qua vì vậy tín hiệu đầu vào từ cực b6 đến bộ khuyếch đại thuật toán A1 = 0 nên hệ thống ngừng hoạt động. Khi ZV = 1 nghĩa là có dòng kích từ T1 thông dẫn đến T2 khóa hệ thống làm việc bình thường. Điện áp hai đầu của a6, a7 tỷ lệ với phần ứng động cơ được lấy từ biến dòng L3 qua chỉnh lưu cần điốt D1 ¸ D4 điện áp chỉnh lưu đặt qua R12, R10 so sánh với điện áp chủ đạo đưa từ b6 tới tạo ra tín hiệu sai lệch đưa vào đầu đảo của A1, đây là phản hồi âm dòng có giá trị từ ( 0 ¸0,6 V) tương ứng với dòng phần ứng là (0 ¸2Iđm). Tín hiệu ra của A1 tạo nên điện áp từ (0¸2,25V) để đưa vào đầu đảo của A2, tạo ra tín hiệu điều khiển (Uđk). Giữa đầu vào không đảo của A2 còn có tín hiệu điện áp răng cưa do tụ C8 và T3 tạo nên điện áp đồng pha với điện áp nguồn để điều khiển Thyristor. Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh dòng điện và so sánh tạo xung 3.4.7.Phân tích khối điều chỉnh tốc độ (370-A08): (hình 3-10) Bộ (370-A08) là bộ điều khiển tốc độ động cơ sao cho nó duy trì tương ứng với tốc độ đã đặt, để tương ứng với lượng liệu để đáp ứng được yêu cầu công nghệ mà không phụ thuộc vào nhiễu như điện áp nguồn, nhiệt độ, sự thay đổi của tải. Tín hiệu đầu vào của bộ (370-A08) được đặt trên cực a1. Tín hiệu ra của bộ (370-A08) là tín hiệu chủ đạo đưa từ cực a2 vào cực a1 của bộ (370-A08). Vì cực b1 được nối với cực b2. Tín hiệu từ cực a1 qua điện trở R1, R2, R4 được đưa vào cực b2 qua điện trở R7, R8, R10 và đưa vào Tranzitor T1, T2 để đưa đúng tín hiệu vào khuyếch đại thuật toán A1 luôn có giá trị âm. D1, D2 là 2 Điốt có nhiệm vụ ổn định tín hiệu điều khiển của khuyếch đại thuật toán A1. A1 nhằm mục đích đảo dấu tín hiệu. Tụ C7 để bù nhiều đầu ra, tụ C6 và R18 để bù tần số. Sau khi tín hiệu qua Tranzitor T1, T2 vào A1, thì đầu ra của A1 tín hiệu được đặt tới bộ giới hạn tốc độ cực tiểu gồm các điện trở R22, R23, T3, T4, R25 chiết áp 4,7K, các điện trở và triết áp này được nối với cực b3. Nguyên lý hoạt động như sau: Tranzitor T4 có bazơ đấu tắt với colector như một điôt bình thường, tín hiệu điều khiển của T4 âm hơn thế của bazơ T3. Bình thường khi động cơ làm việc ổn định thì T3 thông vì điện áp đặt lên Bazơ của T3 là cố định. Khi động cơ làm việc bình thường thì T3 thông, T4 khóa. Khi tín hiệu ra của khuyếch đại thuật toán A1 (tín hiệu điều khiển) nhỏ đi một mức nào đó ứng với vận tốc động cơ là thấp nhất (lượng liệu ít đi) làm cho T4 thông dẫn đến tín hiệu điều khiển âm đi và động cơ lại làm việc trên giá trị nhỏ nhất cho phép. T5, T6 là hai Tranzitor được điều khiển bằng tín hiệu lấy từ bộ logic (370 –A06) đưa vào cực b6 của bộ (370-A08). Nhiệm vụ của T5, T6 là khóa bộ điều khiển tốc độ trong trường hợp mất dòng kích từ. Nguyên lý làm việc như sau: Nếu khi không có dòng kích từ (mất điện áp) một tín hiệu logic ZV = 0 đưa đến cực b6 làm cho T5 và T6 thông sẽ khóa mạch đầu vào của khuyếch đại thuật toán A2 làm cho mạch không hoạt động. Khi có tín hiệu ZV = 1 đưa đến cực b6 làm cho T5 khóa, T6 khóa mạch hoạt động bình thường, tín hiệu từ đầu ra của A1 qua R21, R28, R23 là tín hiệu chủ đạo đặt vào đầu đảo của khuyếch đại thuật toán A2, tín hiệu phản hồi âm tốc độ của máy phát tốc ( đầu vào a8) cũng được đặt vào đầu đảo của khuyếch đại thuật tóan A2. Cùng với R39, tụ C15 tạo nên quy luật điều chỉnh PI, tụ C16 bù nhiễu đầu ra, tụ C14 và điện trở R40 bù tần số. Bộ phận giới hạn mômen max của động cơ tức là giới hạn dòng phần ứng. Để thực hiện điều này người ta hạn chế điện áp chủ đạo của mạch vòng dòng điện, là điện áp ra của A2. Chiết áp 4,7 K được nối vào đầu b7 có thể thay đổi từ 0 ¸200% dòng phần ứng và sẽ đạt thế cho bazơ T7. Bình thường thì T8 thông và T7 khóa. Khi tín hiệu ra của A2 vượt quá điện áp mà nó tương ứng với dòng phần ứng động cơ cho phép tức là khi UET7 tăng lên lớn hơn 12V – UR42 thì Tranzitor T7 thông và đưa điện áp phản hồi từ đầu ra về đầu vào khuyếch đại A2 làm giới hạn được tín hiệu dòng điện cực đại tức là giới hạn được mômen cực đại của động cơ. Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý khối điều chỉnh tốc độ (370 – A08) 3.4.8. Phân tích bộ khuyếch đại (370 – R) Bộ 370 – R tạo ra tín hiệu chủ đạo để điều khiển hệ thống nếu có sự sai lệch của tín hiệu đặt trước và tín hiệu phản hồi. Tín hiệu đầu ra của bộ 370 – K cũng là tín hiệu phản hồi đưa từ cân lên được so sánh với tín hiệu đặt trước đưa từ máy tính xuống tạo nên một tín hiệu chủ đạo để điều khiển hệ thống. Tín hiệu ra của bộ 370 – K đưa đến đầu vào của bộ 370 – R. Tín hiệu đặt từ máy tính xuống cũng đưa vào đầu vào của 370 – R. Bộ 370 – R là bộ khuyếch đại PI gồm tụ 4,7 MF và điện trở R17. Nếu khi lượng liệu trên băng ra nhiều hơn lượng liệu đặt trước tức là tốc động cơ tăng lên khi đó điện áp phát tốc phát ra cũng tăng lên qua bộ 370 – K thì tín hiệu phản hồi dương hơn tín hiệu đặt. Lúc này bộ PI sẽ phát huy tác dụng của nó tức là tạo tín hiệu chủ đạo để điều khiển tốc độ động cơ giảm xuống tỷ lệ với lượng liệu đã đặt đáp ứng được nhu cầu của công nghệ. 3.4.9. Bộ khuyếch đại370 – K. Đây là bộ khuyếch đại MV làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu đưa từ tế bào cân tới. Bộ khuyếch đại này có liên quan đến chiết áp Range, chiết áp này dùng để chỉnh hệ số khuyếch đại. Đầu vào là tín hiệu phản hồi được lấy từ cầu điện trở (tế bào cân) đưa vào cực a8, cực a4 nối với 0 V và được nối với b8. Đầu ra là cực b3 một mặt đưa lên chỉ thị báo t/h, một mặt đưa vào đầu vào của bộ 370 – R. Tính chọn mạch lực Tính chọn van. Số hiệu đã có. P = 2,2 kW. Ud = 220 V. Id = 11,2 A. UkT = 220V. IKT = 0,25 A. Nguồn 380/300V, f = 50Hz. Giá trị trung bình của dòng chạy qua van. Giá trị cực đại của dòng chảy qua mỗi van. Imax = Id = 11,2 A Giá trị hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp của máy biến áp. Lấy a = 0 Þ Cosa = 1 Þ Điện áp ngược đặt lên mỗi Thyristor. Ungmax = .U2 = .224 = 690V. Vậy ta chọn van T – 25 có các thông số sau: ITB = 25 A. Ungmax = 1000V DU = 1V b) Tính chọn máy biến áp. Công suất của máy biến áp là: Sba = 1,23 Pđ = 1,23.Ud.Id = 1,23.220.11,2=3030VA = 3 KVA. Chọn lõi thép MBA. LU 40 . 64 với các lá thép dày 0,35 mm. Cường độ từ thẩm trong lõi thép chọn Bm = 1,1 (Tesla) Tính điện trở cuộn dây máy biến áp. Trong đó: Kn là hệ số hiệu chỉnh tính đến điện áp rơi trên van, điện trở dây quấn máy biến áp và hiện tượng chuyển mạch van. Lấy Kn = 1,05. St: Số trụ máy biến áp. Þ Điện cảm tản của máy biến áp. Trong đó: KL = 6,5.10-3 hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu và đặc điểm tải. Þ Điện áp rơi trên điện trở máy biến áp. DUG = It . Gba = 11,2 . 0,145 = 1,624 V. Điện áp rơi trên điện kháng tản máy biến áp. DUt = 2p.It.f.LS = 2.3,14.11,2.50.0,006 = 21,1V. Điện áp rơi trên van. DUv = 2 . DU = 2 . 1 = 2V. Điện áp rơi trên bộ lọc – Chọn 1% điện áp tải. DUK = 0,01 . Ud = 0,01 . 220 = 2,2 V. Điện áp chỉnh lưu không tải. Ud0 = Ud . nDU = 2,2 +2+ 21,1 + 1,624 +220 = 246,924V. Điện áp pha ở mỗi cuộn thứ cấp. Tỷ số máy biến áp. Điện áp ngược đặt lên mỗi van. Ungmax = Vậy ta chọn van ở trên là đảm bảo CHƯƠNG IV KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 4-1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống. Từ sơ đồ nguyên lý ta xây dựng được sơ đồ cấu trúc của hệ thống có dạng như hình vẽ (4-1) Hình 4.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển 4.2.Tính mô hình động cơ điện. - Điện trở của phần ứng động cơ. ỗ: hiệu suất lấy ỗ=0,85. Þ v/rad *. Tính Tư. Lư: Điện cảm của mạch phần ứng động cơ. Ta có: Zp: số đo cực ....2. KL: hệ số (Máy có bù) KL = 1,9. Þ - 4.3. Tính độ biến đổi. Uđk KBĐ Uư TBĐP + 1 Hình 4-2: Sơ đồ cấu trúc bộ biến đổi Ed = Ed0 . Cosa Mà Ed = 220 Þ220 = Edo . Cosa. Tính Vậy 220 = 270 . Cosa Þ Þ a =39,40. Từ đồ thị khâu so sánh điện áp răng cưa và điện áp điều khiển ta có: Rút Uđk ta có Mà Urcmax đã có là 2,25 V nên ta được Vậy 4.4. Mạch điều chỉnh dòng điện. Ucđ Ui R1 R10 R12 R9 R13 C4 Ura + - U’i C3 Hình 4-3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều chỉnh dòng điện R13 = 10K R1 = 18K R9 = 15K R10 = 22 K R12 = 22 K C3 = 0,22 m C4 = 1 m Ta có TRi = R13 . C4 = 10 . 103 . 10 -6 = 0,01s = Trong đó: Þ Mà Ti = R10 . C3 = 22.103.0,22.10-6 = 4,84 . 10-3 s. Vậy ta có: Ki Ucđi Ura Iư - Hình 4-4: Sơ đồ cấu trúc bộ điều chỉnh dòng điện Vậy hàm truyền là: 4.5. Mạch điều chỉnh tốc độ (370-A08) a. Độ khuyếch đại tỷ lệ P. R4 R9 R14 R17 R10 R2 Ucđ Ura R15 - + Hình 4-5: Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại tỉ lệ P R2 = 510 K. R4 = 100K. R9 = 510 K R10 = 100 K R15 = 510K R17 = 1,8K R14 = 1m = 1000 K Đặt R3 = (R14 / / R15) +R17 Z = R4 / /R2 + R9 / /R10 Ta có hệ số khuyếch đại là mà Þ R=167,2 K Vậy hệ số khuyếch đại là C13 R36 R35 C12 C11 R34 R37 R R39 R15 Ura Ucd Uw - +- U’w Mạch phản hồi tốc độ. Hình 4-6: Sơ đồ nguyên lý mạch điều chỉnh tốc độ C15 = 4,7 mF. R = R21 + R28 + R33 = 91K. R39 = 47 K R37 = 17 K R35 = 300 K R36 = 47 K C13 = 1 mF R34 = 4,7 . 103 K Trong đó: C11// C12 = C11 + C12 = 4,7 + 4,7 = 9,4 mF = C’12 R35 //R36 = R’35 = Ta có thể bỏ qua thành phần bậc 2 là R34(C13.C12)P2 và các hằng số thời gian nhỏ cộng lại. Ta có: T1 = (R35’ + R34)C12’=(4,7.103+40,63.103)9,4.10-6 = 426.10-3 s. T2 = R35’.C13=40,63.103.1.10-6 = 40,63.10-3s T3 = R34.PC12’ = 4,7.103.9,4.10-6 = 44,18.10-3s Uw = 1,81 (V) Do T2 và T3 là hằng số thời gian nhỏ ta được phép cộng lại ta được T2+T3 = T3’ Vậy ta có: Vậy ta có: Trong đó: Vậy ta được: Ta có sơ đồ sau: KRw g U’w Ucđw U ra w - Hình 4-7: Sơ đồ cấu trúc bộ điều chỉnh tốc độ Hàm truyền là: 4.6. Bộ điều chỉnh lưu lượng (370 – R) Ucđ R12 R17 C Ura - + Hình 4-8: Sơ đồ nguyên lý mạch điều chỉnh lưu lượng R12 = 510 K. R17 = 510 K. C = 4, 7 mF. Ta có hàm truyền của bộ PI là: Trong đó: Vậy ta có: Mạch phản hồi lưu lượng: Ta dựa vào công suất định mức của máy nghiền là 248 tấn/h. Vậy theo công nghệ thì cân đá vôi + cân đá sét + cân phụ gia = 248 = 100%, các thành phần phối liệu trên thường là: Đá sét = 20 ¸ 30 % Đá vôi = 60 ¸ 70% Phụ gia = 5 ¸ 10 % Vậy nếu là cân đá sét thì: Q = Km . VB = Km . RB . wB = Km . RB . = K . Đặt Trong đó: RB: đường kính tang trống. VB: Tốc độ băng i: Tỷ số truyền (HGT) Khi w = wđm thì lưu lượng đá sét là định mức Qđm = ® Qđm = Khc . m .wđm Þ Tín hiệu đặt ở trên trung tâm sẽ là từ 0 ¸ 10 V Vậy Uđ = 0 ¸10V Khi w = wđm, U = Uđkmax, Q = Qđm Vậy Vậy ta có sơ đồ sau: KQ Khc + - Ura UfhQ Qđ U Hình 4-9: Sơ đồ cấu trúc bộ điều chỉnh lưu lượng JĐ = 0,07 kg/m2 4.7. Mô phỏng hệ thống. Sau khi đã tính toán khảo sát các mạch vòng điều chỉnh ta tổng hợp các kết quả lại và thay vào sơ đồ cấu trúc ta được sơ đồ nguyên lý Hình 4.10. 4.8. Mô phỏng hệ thống bằng Simulinh. Từ sơ đồ nguyên lý đã tổng hợp ở trên ta xây dựng được sơ đồ cấu trúc như hình vẽ 4.11: Đặt điện áp điều khiển là 10V tương ứng với lượng liệu định mức là 49,6t/h. Sau 20s ta giảm điện áp điều khiển còn 5V tương ứng với lượng liệu là 24,8 t/h, thu được kết quả mô phỏng bằng các dạng đồ thị như sau: + Hình 4.12: Đồ thị dạng điện áp lưu lượng: Ta thấy lưu lượng ổn định bằng lưu lượng đặt sau quá trình quá độ là 10s 20 s sau vì ta giảm điện áp đặt dẫn đến lưu lượng giảm bằng lưu lượng đặt sau quá trình quá độ là 10s. + Hình 4.13: Đồ thị tốc độ: Khi ta đặt điện áp điều khiển là 10V tương ứng với tốc độ động cơ là định mức. Sau quá trình quá độ là 10s thì động cơ ổn định tốc độ. 20s sau đó ta giảm điện áp điều khiển còn 5V nên tốc độ động cơ giảm và ổn định sau quá trình quá độ là 10s. + Hình 4.13: Đồ thị tốc độ: Khi ta đặt điện áp điều khiển là 10V tương ứng với tốc độ động cơ là định mức. Sau quá trình quá độ là 10s thì động cơ ổn định tốc độ. 20s sau đó ta giảm điện áp điều khiển còn 5V nên tốc độ động cơ giảm và ổn định sau quá trình quá độ là 10s + Hình 4.14: Đồ thị dòng điện: Khi động cơ khởi động dòng điện tăng lên nhưng vì nó được giới hạn nên chỉ tăng lên đến 2 Iđm (khoảng 25 A) sau khoảng thời gian quá độ 5s động cơ sẽ được ổn định bằng dòng định mức là 11,2A 20s sau do ta giảm điện áp điều khiển thì dòng điện giảm đột ngột. Sau quá trình quá độ khoảng 2s dòng điện lại được duy trì ở dòng định mức. Hình 4-12: Đồ thị mô phỏng điện áp – lưu lượng Hình 4-14: Đồ thị mô phỏng dòng điện Hình 4-13: Đồ thị mô phỏng tốc độ Hình 4-10: Sơ đồ cấu trúc hệ thống KẾT LUẬN Sau khi học xong mỗi sinh viên phải tự đánh giá về khả năng nhận thức của mình qua đồ án tốt nghiệp được giao. Đây không phải chỉ để kiểm nghiệm lại những kiến thức đã học mà còn tạo cho sinh viên nghiên cứu những kiến thức mới nảy sinh trong quá trình làm việc. Riêng bản thân em, qua lần làm đồ án tốt nghiệp này, em đã thu được nhiều kiến thức quý báu để nâng cao khả năng thực hành, tác phong làm việc, tự học, tự nghiên cứu là những hành trang không thể thiếu được cho bước đường công tác. Để có kết quả tốt trong lần làm đồ án tốt nghiệp này, phải kể đến sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Mạnh Tiến và các thầy giáo trong bộ môn đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Vậy em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Nguyễn Bính. Điện tử công suất - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 1995. 2 Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi. Điều chỉnh tự động truyền động điện - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 2002. 3 Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền. Truyền động điện - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 2002 4 Vũ Quang Hồi , Nguễn Văn Chất , Nguyễn Thị Liên Anh. Máy điện - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 2001. 5 Vũ Quang Hồi , Nguễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh . Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung - Nhà xuất bản giáo dục . 6 Võ Trí An , Trịnh Đình Đề. Điều khiển tự động truyền động điện - Đại học Bách Khoa Hà Nội 1986. 7 Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm Thiết kế cấp điện - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 1998. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG HOÀNG THẠCH 1 1.1: Tổng quan về dây truyền sản xuất của nhà máy xi măng Hoàng Thạch 1 1.2: Công nghệ sản xuất xi măng 1 1.2.1: Công nghệ sản xuất và yêu cầu kỹ thuật 1 1.2.2: Sơ đồ dây truyền công nghệ 6 1.3: Hệ thống điều khiển TĐH nhà máy XMHT 8 1.3.1: Hệ thống SDR 8 1.3.2: Hệ thống SLS – COM 9 1.3.3: Hệ thống FLS – QCX 9 1.3.4: Hệ thống xử lý báo động 10 1.3.5: Hệ thống xử lý đo lường 10 1.3.6: Hệ thống tự động điều chỉnh, duy trì tự động các thông số kỹ thuật 11 1.3.7: Hệ thống điều khiển logic 11 CHƯƠNG II: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ BẰNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 13 2.1: Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều 13 2.1.1: Phương trình đặc tính cơ 13 2.1.2: Xét ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ điện một chiều 15 2.2: Phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ 18 2.3: Hệ thống TĐĐ chỉnh lưu - động cơ 20 2.4: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha 22 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÂN DOSIMAT 27 3.1: Giới thiệu về công nghệ Dosimat 27 3.2: Hệ thống TĐĐ 28 3.3: Nguyên lý điều khiển cân Dosimat 29 3.4: Phân tích hệ thống điều khiển Dosimat 31 3.4.1: Sơ đồ khối hệ thống 31 3.4.2: Sơ đồ nguyên lý chung của bộ cân Dosimat 32 3.4.3: Phân tích khối U7 (mạch lực) 36 3.4.4: Phân tích khối khuyếch đại xung (370-A05) 39 3.4.5: Phân tích khối logic (370-A06) 41 3.4.6: Phân tích khối điều chỉnh dòng điện và so sánh tạo xung 46 3.4.7: Phân tích khối điều chỉnh tốc độ (370-A08) 50 3.4.8: Phân tích bộ khuyếch đại (370-R) 53 3.4,9: Phân tích bộ khuyếch đại (370-K) 53 CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG TĐĐ 57 4.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống 57 4.2: Tính mô hình động cơ 57 4.3: Tính bộ biến đổi 58 4.4: Mạch điều chỉnh dòng điện (370 – A07) 60 4.5: Mạch điều chỉnh tốc độ (370-A08) 62 4.6: Mạch điều chỉnh lưu lượng (370 – R) 67 4.7: Mô phỏng hệ thống 69 4.8: Mô phỏng hệ thống bằng Simulink 70