Xây Dựng Hệ Thống Điều Khiển và Giám Sát Tốc Độ Động Cơ Điện Một Chiều

• Tác giả: Nguyễn Hữu Đức
• Người hướng dẫn: Th.s Nguyễn Hữu Hải
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện
• Đề tài: Xây Dựng Hệ Thống Điều Khiển, Giám Sát Tốc Độ Hệ Truyền Động Điện – Chỉnh Lưu – Động Cơ Một Chiều
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
• 1.1. Cấu trúc chung hệ truyền động điện một chiều
• 1.2. Phân loại hệ thống truyền động điện một chiều
• 1.3. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
• 1.4. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều
• 1.4.1. Phương pháp điều chỉnh điện trở mạch phần ứng
• 1.4.2. Phương pháp điều chỉnh từ thông kích từ
• 1.4.3. Phương pháp điều chỉnh thay đổi điện áp phần ứng
• 1.5. Hệ truyền động chỉnh lưu thysistor - động cơ (T-Đ)
• 1.5.1. Bộ biến đổi chỉnh lưu cầu 1 pha
• 1.5.1.1. Chỉnh lưu cầu 1 pha đối xứng
• 2. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
• 2.1. Lựa chọn phương án
• 2.2. Phân tích đề tài
• 2.3. Đo tốc độ động cơ bằng Encoder
• 2.4. Thuật toán điều khiển PID
• 2.5. Tính chọn thiết bị
• 2.5.1. Tính chọn động cơ
• 2.5.2. Bộ biến đổi AC/DC
• 2.5.3. Tính chọn encoder
• 2.5.4. Tính chọn PLC
• 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
• 3.1. Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát
• 3.2. Các thiết bị điều khiển giám sát
• 3.2.1. PLC S7 1200 CPU 1214 DC/DC/DC
• 3.2.2. Mômen điều khiển tải
• 3.2.3. Sơ đồ đấu nối mô hình thực tế
• 3.2.4. Cài đặt phần mềm và cấu hình HMI WEINTEK
• 4. PHÂN TÍCH, LẬP TRÌNH VÀ MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG
• 4.1. Lập trình cho PLC
• 4.1.1. Khởi tạo chương trình
• 4.1.2. Cấu hình và lập trình cho bộ điều khiển
• 4.1.3. Lập trình thiết kế giao diện điều khiển giám sát
• 4.2. Mô hình thực tế
• 4.3. Kết quả thực nghiệm
• 4.3.1. Thay đổi tốc độ đặt vào động cơ
• 4.3.2. Thay đổi mômen tải khi động cơ đang chạy ổn định
• Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về Hệ Thống Điều Khiển và Giám Sát Tốc Độ Động Cơ Điện Một Chiều

Hệ thống điều khiển và giám sát tốc độ động cơ điện một chiều đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp hiện đại. Hệ thống này không chỉ giúp điều chỉnh tốc độ mà còn đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ. Việc áp dụng công nghệ điều khiển tự động hóa giúp nâng cao năng suất và độ chính xác trong sản xuất.

1.1. Khái niệm về Hệ Thống Điều Khiển Động Cơ Điện

Hệ thống điều khiển động cơ điện một chiều là tổ hợp các thiết bị điện tử và phần mềm nhằm điều chỉnh tốc độ và mô men của động cơ. Hệ thống này thường sử dụng các bộ điều khiển PID để duy trì tốc độ ổn định.

1.2. Lợi ích của Hệ Thống Giám Sát Tốc Độ

Hệ thống giám sát tốc độ giúp theo dõi và điều chỉnh tốc độ động cơ trong thời gian thực. Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu rủi ro hỏng hóc và tiết kiệm năng lượng.

II. Vấn đề và Thách thức trong Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Điện Một Chiều

Mặc dù hệ thống điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ chính xác trong điều khiển, độ ổn định của hệ thống và ảnh hưởng của tải là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Độ Chính Xác trong Điều Khiển Tốc Độ

Độ chính xác trong điều khiển tốc độ động cơ là yếu tố quan trọng. Sự sai lệch trong tốc độ có thể dẫn đến giảm hiệu suất và tăng tiêu thụ năng lượng.

2.2. Ảnh Hưởng của Tải Đến Tốc Độ Động Cơ

Tải thay đổi có thể ảnh hưởng đến tốc độ động cơ. Việc điều chỉnh tốc độ theo tải là một thách thức lớn trong thiết kế hệ thống điều khiển.

III. Phương Pháp Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Điện Một Chiều Hiệu Quả

Có nhiều phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều, mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.

3.1. Phương Pháp Điều Chỉnh Điện Trở Mạch Phần Ứng

Phương pháp này cho phép thay đổi điện trở trong mạch phần ứng để điều chỉnh tốc độ. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là tổn hao công suất lớn.

3.2. Phương Pháp Điều Chỉnh Từ Thông Kích Từ

Điều chỉnh từ thông giúp tăng tốc độ động cơ mà không làm tăng tổn hao công suất. Tuy nhiên, phương pháp này có thể bị ảnh hưởng bởi hiện tượng từ dư.

3.3. Phương Pháp Điều Chỉnh Điện Áp Phần Ứng

Thay đổi điện áp phần ứng là một phương pháp phổ biến để điều chỉnh tốc độ. Phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ dưới mức định mức của động cơ.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Hệ Thống Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Điện Một Chiều

Hệ thống điều khiển và giám sát tốc độ động cơ điện một chiều được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, tự động hóa và giao thông vận tải. Những ứng dụng này giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quy trình sản xuất.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Sản Xuất

Trong ngành sản xuất, hệ thống điều khiển tốc độ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian chết và nâng cao năng suất.

4.2. Ứng Dụng Trong Tự Động Hóa

Hệ thống điều khiển tốc độ là một phần không thể thiếu trong các dây chuyền tự động hóa, giúp điều chỉnh và giám sát hoạt động của các thiết bị.

V. Kết Luận và Tương Lai của Hệ Thống Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ Điện Một Chiều

Hệ thống điều khiển và giám sát tốc độ động cơ điện một chiều đang ngày càng trở nên quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến với sự phát triển của công nghệ.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ

Công nghệ điều khiển tự động hóa đang phát triển mạnh mẽ, hứa hẹn mang lại nhiều giải pháp tối ưu cho hệ thống điều khiển tốc độ.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu và Phát Triển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều sẽ giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.