Tự động điều khiển thiết bị điện P2
Các phần tử thường dùng trong hệ thống tự động hóa - các phần tử có tiếp điểm - các phần tử không tiếp điểm
Tự động hoá thiết bị điện
Ch−¬ng 2: c¸c phÇn tö th−êng
dïng trong hÖ thèng T§H
C¸c phÇn tö cã tiÕp ®iÓm
– Bé khèng chÕ chØ huy
– R¬le tèc ®é
– phanh ®iÖn tõ
– li hîp ®iÖn tõ
C¸c phÇn tö kh«ng tiÕp ®iÓm
– KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT)
– C¶m biÕn
– C¸c bé biÕn ®æi ADC
– C¸c bé biÕn ®æi DAC
bé khèng chÕ chØ huy
CÊu t¹o KÝ hiÖu
1) Tang trèng; 2) Trôc quay; 3) V« l¨ng; 4, 5) TiÕp ®iÓm ®éng; 6) Thanh nèi ®iÖn
7, 8, 9, 10) TiÕp ®iÓm tÜnh; 11) Gi¸ ®ì tiÕp ®iÓm; 12) MÆt v¹ch dÊu
GV: Nguyễn Vũ Thanh 1
Tự động hoá thiết bị điện
r¬le tèc ®é
CÊu t¹o r¬le li t©m CÊu t¹o r¬le c¶m øng
1) Trôc quay; 2) Qu¶ v¨ng
3) Lß xo kÐo; 4) Gi¸ tiÕp ®iÓm
5) TiÕp ®iÓm NO 1) Trôc quay; 2) Nam ch©m vÜnh cöu
6) TiÕp ®iÓm NC 3) Lång sãc; 4) Lâi thÐp stato; 5) CÇn t¸c ®éng
6) HÖ thèng tiÕp ®iÓm
phanh ®iÖn tõ
CÊu t¹o vμ nguyªn lÝ ho¹t ®éng
1) Cuén hót ®iÖn tõ
2) Lß xo nh¶
3) §èi träng
4) M¸ phanh guèc
5) M¸ phanh Ðp
6) Trôc quay
GV: Nguyễn Vũ Thanh 2
Tự động hoá thiết bị điện
li hîp ®iÖn tõ
Li hîp kiÓu ma s¸t
1) Trôc ®éng c¬; 2) B¹c lãt
3) PhÇn g«ng (®iÖn cùc ©m)
4) Cuén d©y; 5) TÊm lãt c¸ch ®iÖn
6) Vµnh tr−ît cÊp ®iÖn
7) Chæi than (®iÖn cùc d−¬ng)
8, 9) C¸c ®Üa ma s¸t
10) PhÇn øng (gi¸ Ðp)
11) Khung ®ì ®Üa ma s¸t
12) Trôc m¸y c«ng t¸c
Li hîp kiÓu b¸m
1) PhÇn øng; 2) Trôc ®éng c¬; 3) PhÇn c¶m; 4) Cuén d©y; 5) Chæi than;
6) Trôc m¸y c«ng t¸c; 7) Vµnh tr−ît
GV: Nguyễn Vũ Thanh 3
Tự động hoá thiết bị điện
khuÕch ®¹i thuËt to¸n
Giíi thiÖu vÒ K§TT
KhuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ phÇn tö c¬ b¶n ®Ó x©y dùng m¹ch ®iÒu
khiÓn t−¬ng tù. KhuÕch ®¹i thuËt to¸n cã nghÜa lµ nhê m¹ch khuÕch
®¹i nµy mµ ta cã thÓ t¹o ®−îc c¸c hµm ®iÒu khiÓn vµ thuËt to¸n ®iÒu
khiÓn kh¸c nhau
4
6
U8B
7
B
5
11
C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña K§TT
– §iÖn ¸p nguån cÊp 5 ÷ 18 V
– Dßng ®iÖn ra IR ≈ 3 mA
– C«ng suÊt tiªu thô ΔP ≈ 60 mW
– Vïng nhiÖt ®é lµm viÖc -55OC ÷ 125OC
– TÇn sè lµm viÖc cùc ®¹i kho¶ng hµng kHz
– HÖ sè khuÕch ®¹i K = 105 - 107
– §iÖn trë ®Çu vµo ZV ≈ 1MΩ
– §iÖn trë ®Çu ra ZR ≈ 100 Ω
GV: Nguyễn Vũ Thanh 4
Tự động hoá thiết bị điện
R2
KhuÕch ®¹i ®¶o dÊu
4
R1
Vµo 6 R2
K =−
U8B
7
5
B Ra
R1
U R = KUV
11
R2
KhuÕch ®¹i
kh«ng ®¶o
4
R1
6 R2
B
U8B
7 Ra K =1+
5 R1
Vµo U R = KUV
11
M¹ch trõ
R3 = R0 ; R2 = R1
R0
E0 = ( E2 − E1 )
R1
M¹ch lÆp
4
6 R2
B
U8B
7
Ura K =1+
Uvao 5 R1
U R = KUV
11
GV: Nguyễn Vũ Thanh 5
Tự động hoá thiết bị điện
M¹ch céng ®¶o nhiÒu tÝn hiÖu
R2 R1
X
R3
Y
4
R4
Z 6
U8B
7
5
B Ura
11
⎛ 1 1 1 ⎞
Ura = − R1 ⎜ X + Y +
⎜R Z⎟
⎝ 2 R3 R4 ⎟
⎠
øng dông trong ®iÒu khiÓn
tù ®éng
VÝ dô x©y dùng cho bé so s¸nh ph¶n håi
E = SP - PV
SP E
+
-
PV R0 = R1 = R2 = R3
E0 = ( E2 − E1 )
Do vËy nÕu xem
E0 = E; E2 = SP; E1 = PV
Th× ta ®−îc ph−¬ng
tr×nh sau:
E = SP - PV
GV: Nguyễn Vũ Thanh 6
Tự động hoá thiết bị điện
VÝ dô x©y dùng cho bé céng víi nhiÒu ®Çu vμo
S = X + 2Y + 4Z X
+
+
Y 2 C
+
Z 4
R2 R1
X
¸p dông bé céng R3
®¶o sau Y
4
R4
Z 6
U8B
7
5
B Ura
⎛ 1 1 1 ⎞
Ura = − R1 ⎜ X + Y +
⎜R Z⎟
R4 ⎟
11
⎝ 2 R3 ⎠
§Ó cã ®−îc biÓu thøc nh− mong muèn ta cÇn
gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh sau:
R1 R R
= 1; 1 = 2; 1 = 4
R2 R3 R4
Sau khi gi¶i ph−¬ng tr×nh ta ®−îc s¬ ®å sau:
R2 10k R1 10k
X
R3 4.7k
Y
4
R4 2.2k 2
Z 1
A
3
TL084ACN
11
GV: Nguyễn Vũ Thanh 7
Tự động hoá thiết bị điện
Tuy nhiªn kÕt qu¶ l¹i cho ta sè ©m, do vËy ®Ó
®¹t ®−îc kÕt qu¶ nh− mong muèn ta cÇn dïng
thªm mét bé ®¶o n÷a.
R2 10k R1 10k
X R1 10k
R3 4.7k
Y
4
R4 2.2k 2
4
Z 1 R4 10k 2
A
3 1
3
A C
TL084ACN
TL084ACN
11
11
XÐt vÝ dô s¬ ®å ®iÒu khiÓn tù ®éng sau
SP + E PV
10
_
R6 91k
R1 10k
4
R5 10k
4
2
R4 10k 2 1 PV
E A
1 3
R3 10k A
3
SP TL084ACN
R2 TL084ACN
11
10k
11
GV: Nguyễn Vũ Thanh 8
Tự động hoá thiết bị điện
tuyÕn tÝnh ho¸ ®−êng cong
phi tuyÕn
VÝ dô tuyÕn tÝnh ho¸ ®o¹n ®−êng cong phi tuyÕn sau
Y
X
T¹o hμm ë gãc phÇn t− thø nhÊt
R1
UR UV
VR2
R2 UR
UV Ung
-UN
Ung VR1
T¹o hμm ë gãc phÇn t− thø hai
R0 R1 D
UR
UV R0
UV - R2 U VR2
ng UR
+
-UN
VR1
GV: Nguyễn Vũ Thanh 9
Tự động hoá thiết bị điện
T¹o hμm ë gãc phÇn t− thø ba
UR
UV
D R
R R1
R
R UR
UV VR2 -
- R2 +
+ Ung
-UN
VR1
T¹o hμm ë gãc phÇn t− thø t−
R
R1 D
UV R
- UR
VR2
R2 +
Ung
-UN
VR1
UR
UV
Ung
GV: Nguyễn Vũ Thanh 10
Tự động hoá thiết bị điện
T¹o vïng kh«ng t¸c ®éng
-UN
VR1 R0 UR
D1
UV R1
UR UV
D2 -
VR2 +
+UN
T¹o ®Æc tÝnh b·o hoμ
-UN
D1 DO
VR1
D0 R0
R0 VR2 UV R1
UV R1 - UR
+UN
- UR +
+
UR
UV
GV: Nguyễn Vũ Thanh 11
Tự động hoá thiết bị điện
C¶m biÕn lμ g× ?
C¸c bé biÕn ®æi DAC
Bé biÕn ®æi sè sang t−¬ng tù, cã nhiÖm vô
biÕn ®æi mét tÝn hiÖu sè nhÞ ph©n sang
d¹ng tÝn hiÖu t−¬ng tù ®iÖn ¸p hoÆc dßng
®iÖn.
GV: Nguyễn Vũ Thanh 12
Tự động hoá thiết bị điện
bé biÕn ®æi DAC dùa trªn c¬ së
®Çu vμo träng sè nhÞ ph©n
Bé biÕn ®æi nμy dùa trªn c¬ së lμ bé céng
®¶o nhiÒu tÝn hiÖu dïng khuyÕch ®¹i thuËt
to¸n.
Khi thay thÕ c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë lÇn l−ît R, 2R, 4R
ta sÏ ®−îc kÕt qu¶ sau. C¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë nμy
t¹o ra t−¬ng øng c¸c träng sè kh¸c nhau cña d·y
sè nhÞ ph©n.
GV: Nguyễn Vũ Thanh 13
Tự động hoá thiết bị điện
Gi¶ sö ®iÖn ¸p ë møc cao cña ®Çu ra sè lμ
5V, møc thÊp lμ 0V. Th× víi s¬ ®å m¹ch trªn
ta ®−îc kÕt qu¶ sau.
bé biÕn ®æi DAC dïng ®iÖn trë
m¾c h×nh thang
Trong ®ã D0 lμ LSB;
D3 lμ MSB
GV: Nguyễn Vũ Thanh 14
Tự động hoá thiết bị điện
D3 D2 D1 D0 OUT
Gi¶ sö ®iÖn ¸p ë 0 0 0 0 0
møc cao cña ®Çu 0 0 0 1 0.625
0 0 1 0 1.25
ra sè lμ 5V, møc
0 0 1 1 1.875
thÊp lμ 0V, 0 1 0 0 2.5
Rf = 2R. Th× víi 0 1 0 1 3.125
s¬ ®å m¹ch trªn 0 1 1 0 3.75
ta ®−îc kÕt qu¶ 0 1 1 1 4.375
1 0 0 0 5
sau.
1 0 0 1 5.625
1 0 1 0 6.25
1 0 1 1 6.875
1 1 0 0 7.5
1 1 0 1 8.125
1 1 1 0 8.75
1 1 1 1 9.375
C¸c bé biÕn ®æi ADC
Bé biÕn ®æi t−¬ng tù sang sè, cã nhiÖm vô
biÕn ®æi mét tÝn hiÖu t−¬ng tù d−íi d¹ng
®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn sang d¹ng tÝn hiÖu
sè nhÞ ph©n.
GV: Nguyễn Vũ Thanh 15
Tự động hoá thiết bị điện
Bé biÕn ®æi ADC song song
M¹ch ADC song song
3 bÝt.
– So s¸nh liªn tiÕp víi c¸c
®iÖn ¸p chuÈn.
– §Çu ra bé so s¸nh ®−îc
®−a qua m¹ch t¹o m· −u
tiªn
Ma trËn ®ièt
cã nhiÖm vô
t¹o m· nhÞ
ph©n.
PhÇn tö Ex-OR
lμm nhiÖm vô
lùa chän cÆp
tÝn hiÖu
GV: Nguyễn Vũ Thanh 16
Tự động hoá thiết bị điện
LÊy Vref = 5V, ta ®−îc VR = 0.625
§iÖn ¸p vμo Vin = 0 – 5V
Ta ®−îc b¶ng tÝn hiÖu sau
D2 D1 D0 Vin
0 0 0 0
0 0 1 0.625
0 1 0 1.25
0 1 1 1.875
1 0 0 2.5
1 0 1 3.125
1 1 0 3.75
1 1 1 4.375
Mèi quan hÖ gi÷a tÝn hiÖu t−¬ng tù vμ tÝn hiÖu sè
GV: Nguyễn Vũ Thanh 17
Tự động hoá thiết bị điện
Bé biÕn ®æi ADC bËc thang
§Çu ra bé ®Õm
nhÞ ph©n ®−îc
®−a vμo bé DAC.
§Çu ra bé DAC
®−îc so s¸nh víi
Vin
– Dõng ®Õm, xo¸ ®Õm
– KÝch ho¹t bé chèt
SRG
Mèi quan hÖ gi÷a tÝn hiÖu t−¬ng tù vμ tÝn hiÖu sè
GV: Nguyễn Vũ Thanh 18
Tự động hoá thiết bị điện
Bé biÕn ®æi ADC xÊp xØ liªn tiÕp
Theo nguyªn t¾c:
– Lu«n g¸n 1 cho bÝt cã
träng sè cao nhÊt.
– So s¸nh kÕt qu¶ DAC
víi Vin.
NÕu VDAC > Vin th× xo¸ 1
g¸n 0 cho bÝt cã träng
sè cao.
NÕu VDAC < Vin th× gi÷
nguyªn.
– NÕu VDAC ≈ Vin trong
ph¹m vi cho phÐp th×
gi¸ trÞ sè nµy ®−îc
chuyÓn sang SRG
8
7 111
110 110 110
6
5 101 101
100 100 100 100 100 100
4
3 011
010 010 010
2
1
000
0
111
110
101
100
011
010
001
000
GV: Nguyễn Vũ Thanh 19
Tự động hoá thiết bị điện
Bé biÕn ®æi ADC so s¸nh liªn tôc
Theo nguyªn t¾c:
– TÝn hiÖu VDAC lu«n
b¸m theo tÝn hiÖu Vin.
– ViÖc ®æi h−íng b¸m
®−îc thùc hiÖn nhê bé
CTR. Mçi khi Vin –
VDAC ®æi dÊu, th×
h−íng b¸m ®−îc thay
®æi.
– Gi¸ trÞ nhÞ ph©n ®Çu ra
bé CTR lu«n ®−îc cËp
nhËt.
8
111
7
6
101 101
5
4
011 011
3
2
001
1
0
111
110
101
100
011
010
001
000
GV: Nguyễn Vũ Thanh 20
