Giáo trình Truyền động điện cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái quát chung về hệ truyền động điện; cơ học truyền động điện; các đặc tính và các trạng thái làm việc của động cơ điện; điều khiển tốc độ truyền động điện; ổn định tốc độ làm việc của hệ truyền động điện;...Mời các bạn cùng tham khảo phần 2 giáo trình dưới đây.
103 CHƯƠNG 4: ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mã chương: 20-04 Giới thiệu : Ổn định tốc độ hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có ý nghĩa lớn việc cải thiện tiêu chất lượng hệ truyền động điện tự động Thường tăng độ cứng đặc tính để ổn định tốc độ cách dùng hệ thống điều khiển vịng kín Để cải thiện tiêu chất lượng hệ thống truyền động điện điều chỉnh, người ta thường thực phương pháp điều chỉnh tự động, tạo khả biến đổi thông số điều chỉnh cách liên tục theo mức độ thay đổi thông số điều chỉnh đầu Muốn ta phải thiết lập hệ điều chỉnh vòng kín, lấy tín hiệu phản hồi từ đầu trực tiếp tỉ lệ với đại lượng đầu gián tiếp qua đại lương liên quan đến đại lượng đầu ra, cho tác động lên thông số đầu vào, làm cho thông số thay đổi tự động theo chiều hướng đưa đại lượng đầu đạt tới giá trị đặt trước Mục tiêu: - Trình bày yêu cầu ổn định tốc độ làm việc hệ truyền động điện - Phân tích biện pháp chủ yếu dùng để ổn định tốc độ làm việc hệ truyền động điện - Chọn phương án ổn định tốc độ cho hệ truyền động điện thực tế - Chủ động, nghiêm túc học tập và công việc Khái niệm ổn định tốc độ, độ xác trì tốc độ Mục tiêu: Trình bầy khái niệm ổn định tốc độ, độ xác trì tốc độ Thơng số đầu cịn gọi thơng số điều chỉnh mômen (M)và tốc độ ω động Do M ω hai trục mặt phẳng trạng thái (M, ω) nên việc điều chỉnh chúng gọi điều chỉnh toah độ Thông số đầu vào hay cịn gọi thơng số điều chỉnh Sai số tốc độ đại lượng đặc trưng cho độ xác trì tốc độ đặt thường tính theo phần trăm Trong đó: ωd tốc độ đặt, ω tốc độ làm việc thực Hệ truyền động vịng kín, hồi tiếp âm điện áp, âm tốc độ Mục tiêu: 104 Trình bầy nội dung hệ truyền động vịng kín, hồi tiếp âm điện áp, âm tốc độ 2.1 Hệ hồi tiếp âm điện áp Để nâng độ cứng đặc tính ta điều chỉnh sức điện động E B cách sử dụng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng có sơ đồ nguyên lý hình vẽ: Hình 4-1 Mạch phản hồi âm điện áp Các phương trình bản: Ta có biểu thức tính sức điện động EB theo điện áp phần ứng Bỏ qua dòng điện điện r1, r2, đặt ka = r2 / (r2 + r1) Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp tốc độ khơng tải lý tưởng lẫn độ cứng đặc tính thay đổi theo Trường hợp hệ có hệ số khuyếch đại lớn độ cứng mong muốn đạt giá trị tối đa 105 2.2 Hệ hồi tiếp âm tốc độ Để nâng độ cứng đặc tính ta điều chỉnh sức điện động E B cách sử dụng mạch phản hồi âm tốc độ có sơ đồ nguyên lý hình vẽ: Hình 4-2 Mạch phản hồi âm tốc độ Dựa vào phương trình đặc tính điện cơ: Bộ biến đổi – Động chiều ta rút dòng điện phần ứng thay vào ta có: Luật điều chỉnh thực phản hối âm tốc độ tín hiệu tốc độ lấy từ máy phát tốc máy phát có điện áp tỉ lệ thuận với tốc độ quay động Uω = kt.ω Ta tính hệ số khuyếch đại yêu cầu hệ cho đặc tính thấp phạm vi điều chỉnh đạt độ cứng mong muốn Trong trường hợp không dùng máy phát tốc dùng cầu tốc độ để lấy tín hiệu phản hồi tốc độ (trong phần ứng động nhánh cầu) Hạn chế dòng điện truyền động điện tự động Mục tiêu: Trình bầy nội dung hạn chế dịng điện truyền động điện tự động 3.1 Hạn chế dòng điện mạch ngắt dòng Để nâng độ cứng đặc tính ta điều chỉnh sức điện động E B theo dòng điện tải Tại giao điểm đặc tính hệ hở hệ kín tốc độ Momen có giá trị nên: 106 Sơ đồ ngun lý: Hình 4-3 Mạch ngắt dịng 3.2 Tự động điều chỉnh dịng điện Q trình làm việc hệ truyền động điện thường có yêu cầu ổn định tốc độ vùng biến thiên cho phép Momen dòng điện phần ứng, dòng điện Momen vượt phạm vi cần phải hạn chế dòng điện Momen để tránh cho động bị tải lớn, gây cố hư hỏng cho động Muốn giảm dòng điện Momen ngắn mạch ta phải giảm độ cứng đặc tính Tuy nhiên, để dảm bảo yêu cầu ổn định tốc độ phạm vi biến thiên cho phép tải, ta giảm độ cứng dòng điện mơmen vượt q ngưỡng Ngưỡng gọi điểm ngắt, tương ứng với ta có dịng ngắt Ing, mơmen ngắt Mng, tốc độ ngắt ωng Vậy đặc tính hệ gồm hai đoạn: đoạn làm việc từ điểm không tải lý tưởng đến điểm ngắt đoạn AB đoạn ngắt từ điểm ngắt đến điểm dừng đoạn BC 107 Hình 4-4 Mạch hạn chế dịng Muốn tạo doạn đặc tính dốc có độ cứng mong muốn bắt buộc phải thay đổi thong số điều chỉnh cho tốc độ động giảm nhanh tải tăng lên giới hạn cho phép Như tải tăng lên hệ phải giảm Eb biến đổi Để thực quy luật điều chỉnh này, ta dung khâu phản hồi âm dịng điện có ngắt tác động mức ngưỡng Ing, điện áp so sánh Us = Ing.Rdo, vậy: THỰC HÀNH HỆ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP I Mục tiêu - Hiểu hoạt động hệ điều chỉnh tự động ổn định tốc độ động chiều dùng phản hồi âm tốc độ II Thảo luận Phương trình đặc tính động chiều kích từ độc lập có dạng: 108 Khi điện áp phần ứng Uu, từ thông , điện trở phần ứng Ru khơng đổi quan hệ tốc độ Momen M tuyến tính Khi Momen tải tăng tốc độ động giảm ngược lại Do động kéo tải thay đổi tốc độ động khơng thể giữ khơng đổi tốc độ mong muốn Sự sai khác tốc độ quay mong muốn (đặt) tốc độ quay thực gọi sai số tốc độ Để giảm sai số tốc độ dùng hệ điều chỉnh tự động ổn định dùng phản hồi âm tốc độ Hình 3.1 sơ đồ nguyên lý ổn định tốc độ dùng phản hồi âm tốc độ Tín hiệu đặt tốc độ so sánh với tín hiệu phản hồi tốc độ để định điện áp điều khiển chỉnh lưu có điều khiển Khi tải thay đổi tốc độ quay thay đổi theo, làm thay đổi tín hiệu phản hồi tốc độ Do làm thay đổi điện áp điều khiển, nhờ làm thay đổi điện áp chỉnh lưu đặt lên phần ứng động để ổn định tốc độ động Hình 4-5 Mạch ổn định tốc độ động điện chiều III Chuẩn bị dụng cụ thiết bị - máy tính có cài đặt phần mềm thu thập liệu LVDAM-EMS - thu thập liệu DATA ACQUISITION INTERFACE - máy điện chiều DC MOTOR/GENERATOR - máy đo tạo tải PRIME MOVER/DYNAMOMETER - cầu Power Thyristors - phát xung Thyristor Firing Unit 109 - điện kháng lọc Smoothing Inductors - điều khiển P.I.D Controller IV Thực A Điều khiển vòng hở Nối dây curoa trục máy điện chiều tạo tải Dynamometer Nối mạch điện hình Chú ý: - Nối nguồn E điện áp chiều cố định cho mạch kích từ - Điện áp đặt tốc độ Uđặt điện áp chiều điều khiển 10V lấy từ phát xung Thyristor Firing Unit Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau: MODE: DYN Load Control Mode: Vặn núm Manual MIN Man Trên phát xung Thyristor Firing Unit cài đặt sau: MODE: 3~ COMPLEMENT: O ARCOSINE: I Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U1 E Kiểm tra đủ kích từ cho động Vặn núm điều chỉnh Uđặt cho góc mở Thyristor thị 900 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 cho đồng hồ điện áp nguồn thị khoảng 150Vac (điện áp dây) 10 Vặn núm điều chỉnh Uđặt cho góc mở Thyristor thị 40 0, tương ứng điện áp phần ứng đạt khoảng 180Vdc Động quay Quan sát tốc độ hiển thị hình 11 Trên Dynamometer vặn núm điều chỉnh tăng dần tải từ MIN đến MAX Mỗi lần tăng tải ghi lại thông số trạng thái hệ thống vào bảng 4.1 110 Hình 4-6 Mạch ổn định tốc độ động điện chiều vòng hở Bảng 4-1 STT Điện áp (V) Dịng điện (A) Cơng suất (W) Tốc độ (rpm) Momen (Nm) 10 12 Vặn núm chỉnh nguồn U1 Tắt nguồn U1 cách nhấn nút màu đỏ B Điều khiển vịng kín 13 Nối dây curoa trục máy điện chiều tạo tải Dynamometer 14 Nối mạch điện hình 3.3, Chú ý: - Nối nguồn E điện áp chiều cố định cho mạch kích từ 111 - Điện áp đặt tốc độ Uđặt điện áp chiều điều khiển 10V lấy từ phát xung Thyristor Firing Unit - Bộ điều khiển P.I.D, đồng hồ V, A, N, T sử dụng thu thập liệu Data Acquision Interface đo thông qua máy tính người hướng dẫn cài đặt trước 15 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau: MODE: DYN Load Control Mode: Vặn núm Manual MIN Man 16 Trên phát xung Thyristor Firing Unit cài đặt sau: MODE: 3~ COMPLEMENT: O ARCOSINE: I 17 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 18 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U1 E 19 Kiểm tra đủ kích từ cho động 20 Vặn núm điều chỉnh Uđặt cho góc mở Thyristor thị 900 21 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 cho đồng hồ điện áp nguồn thị khoảng 150Vac (điện áp dây) 22 Vặn núm điều chỉnh Uđặt cho góc mở Thyristor thị 40 0, tương ứng điện áp phần ứng đạt khoảng 180Vdc Động quay Quan sát tốc độ hiển thị hình 23 Trên Dynamometer vặn núm điều chỉnh tăng dần tải từ MIN đến MAX Mỗi lần tăng tải ghi lại thông số trạng thái hệ thống vào bảng 3.2 Bảng3 -2 STT Điện áp (V) Dịng điện (A) Cơng suất (W) Tốc độ (rpm) Momen (Nm) 112 10 Hình 4-7 Mạch ổn định tốc độ động điện chiều vịng kín 24 Vặn núm chỉnh nguồn U1 Tắt nguồn U1 cách nhấn nút màu đỏ 25 Thu gọn tất dây nối để vào nơi quay định V Nhận xét Từ bảng 3.1 3.2 vẽ nhận xét đặc tính vịng hở đặc tính vịng kín hệ tọa độ hệ thống n Tính tốn gần độ cứng đặc tính + Độ cứng đặc tính vịng hở: + Độ cứng đặc tính vịng kín: M 128 CHƯƠNG 6: CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mã chương: 20-06 Gới thiệu: Trong hệ truyền động điện ln có thay đổi tải trình làm việc hệ Việc lựa chọn động cho phù hợp với thay đổi phụ tải hệ truyền động điện quan trọng Trong học trình bày chế độ làm việc động cơ, phương pháp chọn công suất động làm việc chế độ cách kiểm nghiệm công suất động Mục tiêu: - Chọn công suất động cho truyền động có điều chỉnh khơng điều chỉnh tốc độ - Kiểm nghiệm công suất động sau chọn cho phù hợp với máy sản xuất - Chủ động, nghiêm túc học tập và công việc 1.Phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt Mục tiêu: Trình bầy phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt 1.1.Phát nóng nguội lạnh máy điện a Nguyên nhân phát nóng động Trong trình làm việc, thực biến đổi điện thành năng, phần lượng bị tiêu tán bên động dạng nhiệt, biểu diễn dạng tổn thất công suất: P = Pđ - Pcơ Pđ: Công suất điện mà động tiêu thụ từ lưới Pcơ ( Pc ): Công suất động đưa đầu trục Vì Pcơ = Pđ P = (1-) Pđ = = (Nếu chế độ định mức) Công suất tổn hao gồm ba phần: - Tổn hao ma sát ổ bi Roto quay không khí - Tổn hao sắt từ, phụ thuộc chất lượng lõi sắt rôto Stator - Tổn hao cuộn dây (tổn hao đồng) hiệu ứng Jull Tổn hao tỉ lệ với bình phương dịng chạy qua Roto, Stator -> phụ thuộc vào tải -> Tổn hao thuộc loại tổn hao biến đổi, chiếm tỉ lệ lớn P : Vậy P = P không đổi + P biến đổi Chính P sinh nhiệt lượng đốt nóng động làm t động tăng lên Nếu động không trao đổi nhiệt với mơi trường xung quanh t tăng đến động làm việc lâu dài Thực tế, nhiệt lượng toả mơi trường ngồi qua mặt ngồi động làm hạn chế phát nóng Sau thời gian làm 129 việc, t0 động không tăng mà đạt trị số ổn định Lúc đó, nhiệt lương tỏa môi trường đơn vị thời gian nhiệt lượng sinh động Đó trạng thái cân động nhiệt động cơ: b Các phương trình cân nhiệt Giả thiết động vật thể đồng nhất, nhiệt độ giống điểm dẫn truyền nhiệt tức thời (hệ số dẫn nhiệt lớn) Nhiệt lượng sinh động thời gian dt là: P dt (J), nhiệt lượng chia làm hai phần: Phần nhiệt lượng làm cho động nóng lên C.d (C: Nhiệt dung động cơ, tức nhiệt lượng cần thiết làm cho động nóng lên 0c (J/0C)), : Nhiệt sai (nhiệt độ chênh lệch động môi trường(0C) ) Phần nhiệt lượng từ động toả môi trường khoảng dt: A dt (A: Hệ số toả nhiệt, nhiệt lượng mà động toả môi trường đơn vị thời gian chênh lệch nhiệt độ động nhiệt độ môi trường là10C(w/0C)); A phụ thuộc vào điều kiện làm mát động cơ, làm mát tốt A lớn Vậy, phương trình cân nhiệt: P dt = Cd + Adt (1) Dùng phương pháp phân ly biến số, giải (1) với , điều kiện đầu: t=0, = bđ ta có nghiệm: =ơđ (1 - e-t/ )(2) ôđ = : Nhiệt sai ổn định ; : Hằng số thời gian đốt nóng : = C (thực A chất, nghiệm là: = ôđ + (bđ- ơđ) e-t/, t = có bd = 0: t0 động = t0môi trường) => = ôđ (1 - e-t/) Đây phương trình biểu diễn đường cong phát nóng động Khi làm việc với nhiệt sai đó, cắt động khỏi nguồn điện động nguội dần Lúc này, nguyên nhân sinh nhiệt động lượng mát ma sát nhỏ nên xem nhiệt lượng phát ra: Q=0 (ôđ =0) => = bđ e-t/ Đây phương trình biểu diễn đường cong nguội lạnh động Chú ý: bđ q trình nguội lạnh ơđ q trình phát nóng Từ đó, ta xây dựng đường cong phát nóng nguội lạnh: 1.2.Các chế độ làm việc truyền động điện Để tiến hành chọn công suất động điện dựa theo chế độ nhiệt động cơ, người ta phân loại chế độ làm việc động cơ: a Chế độ làm việc dài hạn Chế độ động làm việc có phụ tải thời gian dài Do đó, làm việc, động có nhiệt độ đạt tới giá trị ổn định Trong đó, nhiệt sai động đạt tới trị số ổn định VD: Động làm việc chế độ dài hạn động kéo quạt gió, bơm nước, máy nén khí 130 Giản độ phụ tải đường cong nhiệt sai động hình vẽ Hình 6-1 Giản độ phụ tải đường cong nhiệt sai chế độ dài hạn b Chế độ làm việc ngắn hạn Động làm việc có phụ tải thời gian ngắn Nhiệt sai động chưa đạt tới trị số ổn định phụ tải, thời gian nghỉ động dài, nhiệt sai động đủ để giảm xuống nhiệt sai ban đầu VD: Động đóng, mở cửa đập nước, động cấu nâng – hạ xà ngang, nêm chặt xà máy cắt gọt kim loại lớn (Tiện đứng, phay giường, bào giường…) Giản đồ phụ tải, đường cong nhiệt sai hình vẽ: Hình 6-2 Giản độ phụ tải đường cong nhiệt sai chế độ ngắn hạn c Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại Thời gian làm việc có phụ tải thời gian nghỉ xen kẽ Các khoảng thời gian tương đối ngắn thời gian làm việc: t lv, nhiệt sai động chưa đạt tới trị số ổn định phụ tải.Trong thời gian nghỉ, nhiệt sai động giảm chưa trị số cũ lại có phụ tải, nhiệt sai lại tăng lên Q trình mà lặp lại, cuối cùng, nhiệt độ động dao động xung quanh nhiệt độ ổn định trung bình tb max min VD: Cầu trục, máy hàn, cần trục… Chế độ đặc trưng hệ số thời gian đóng điện tương đối: 131 % = Các trị số tiêu chuẩn % là: 15%; 25%; 40%; 60% Hình 6-3 Giản độ phụ tải đường cong nhiệt sai chế độ ngắn hạn lặp lại 1.3 Phương pháp chung chọn công suất động a Các tiêu chọn động điện Chọn động điện phải đảm bảo hai mặt: Kinh tế kỹ thuật * Về mặt kỹ thuật: - Động chọn phải có cấp điện áp phù hợp với nguồn - Động phải thích ứng với mơi trường làm việc (khơ ráo, ẩm ướt, bụi bẩn, nóng lạnh…) - Động đựơc chọn phải thoả mãn điều kiện phát nóng (Điều kiện nhất), cho làm việc bình thường tải cho phép, t động không vượt t0 cho phép - Động phải đảm bảo tốc độ yêu cầu, xem có hay khơng điều chỉnh tốc độ, có cấp hay vô cấp - Phải đảm bảo điều kiện khởi động tốt theo yêu cầu phụ tải * Về mặt kinh tế Động điện chọn phải làm việc với hiệu suất kinh tế cao, vốn đầu tư rẻ chi phí vận hành, bảo quản sửa chữa thấp, sử dụng hết công suất động b Các bước chọn công suất động Động điện muốn kéo đựơc cấu sản xuất cần phải sản mơmen Mđ có khả khắc phục mơmen sau: Mômen phụ tải cấu sản xuất: Mpt; Mômen không tải M0; Mômen động Mđg, nghĩa Mđ Mpt + M0 + Mđg Muốn tìm Mđ cần có điều kiện ban đầu bước tính toán 132 * Điều kiện ban đầu - Phải có biểu đồ phụ tải cấu sản xuất: M c = f1(t) Pc = f2(t) nhiệt lượng tiêu hao Q= f3(t) hay dòng điện I= f4(t) - Phải có biểu đồ biến thiên tốc độ qúa trình làm việc: n= f 5(t) = f6(t) Giả thiết biểu đồ cho hình vẽ trang bên * Các bước tính tốn Trước hết vào biểu đồ phụ tải tĩnh: Mc = f(t), tính mơmen trung bình theo biểu thức: Sau đó, chọn sơ động có Mđm Mtb - Tính mơmen động: Mđg ( xuất trình độ: Mở, hãm, đảo chiều quay động v.v…): Jht: Mômen quán tính hệ thống quy đổi đầu trục động - Vẽ biểu đồ Mđg = f(t) hình vẽ - Vẽ biểu đồ phụ tải động hệ thống hình vẽ: Mcđg= Mpt+ Mo + Mđg - Dựa vào biểu đồ phụ tải động, kiểm tra khả tải động theo điều kiện: M Mđm Mmax Trong đó: Mđm: Momen định mức động chọn sơ đồ Mmax: Momen max biểu đồ phụ tải M: Bội số mômen (hệ số tải) - Kiểm tra lại suất động theo điều kiện phát nóng Nếu kiểm tra không thoả mãn => Chọn lại động 2.Chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ Mục tiêu: Trình bầy phương pháp chọn cơng suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ Để chọn công suất động cơ, ta cần phải biết đồ thị phụ tải M c(t) Pc(t) quy đổi trục động giá trị tốc độ yêu cầu Từ đồ thị phụ tải, chọn sơ công suất động cơ, tra sổ tay tham số, từ đó, xây dựng đồ thị phụ tải xác Sau đó, tiến hành kiểm nghiệm động chọn 2.1.Chọn công suất động làm việc dài hạn Đối với phụ tải dài hạn, có loại khơng đổi, có loại biến đổi * Phụ tải dài hạn khơng đổi: 133 Động cần chọn phải có cơng suất định mức lớn công suất yêu cầu: Pđm ≥ Pc tốc độ định mức phù hợp với yêu cầu Thường chọn Pđm = (1 1,3)Pc Trong trường hợp này, việc kiểm nghiệm động đơn giản, không cần kiểm nghiệm tải mômen, cần phải kiểm nghiệm điều kiện khởi động phát nóng * Phụ tải dài hạn biến đổi: Để chọn động phải xuất phát từ đồ thị phụ tải, tính giá trị trung bình mơmen cơng suất: n M tb M t i i o n t i o P t i i i ; i Ptb t i Mđm = (1 1,3).Mtb Pđm = (1 1,3).Ptb Điều kiện kiểm nghiệm: Kiểm nghiệm phát nóng, khởi động, tải mômen 2.2.Chọn công suất động làm việc ngắn hạn Động chọn phải có: Trong chế độ làm việc ngắn hạn sử dụng động dài hạn sử dụng động chuyên dùng cho chế độ làm việc ngắn hạn a) Chọn động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn: Trong trường hợp khơng có động chun dụng cho chế độ ngắn hạn, ta chọn động thơng thường chạy dài hạn để làm việc chế độ ngắn hạn Nếu chọn động dài hạn theo phương pháp thơng thường có Pđm = (1÷1,3)Pc làm việc ngắn hạn khoảng thời gian tlv nhiệt độ động tăng tới nhiệt độ τ1 nghỉ làm việc sau hạ nhiệt độ đến nhiệt độ môi trường τmt Rõ ràng việc gây lãng phí khơng tận dụng hết khả chịu nhiệt (tới nhiệt độ τơđ) động Vì dùng động dài hạn để làm việc chế độ ngắn hạn, cần chọn công suất động nhỏ để động phải làm việc tải thời gian đóng điện tlv Động tăng nhiệt độ nhanh kết thúc thời gian làm việc, nhiệt độ động không nhiệt độ τôđ cho phép Như vậy, để chọn động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn, ta phải dựa vào công suất làm việc yêu cầu Plv giả thiết hệ số tải công suất x để chọn sơ công suất động dài hạn (Plv = x.Pđm hay Mlv = x.Mđm) Từ xác định thời gian làm việc cho phép động vừa chọn Việc tính chọn lập lại nhiều lần cho tlv tính tốn ≤ tlv yêu cầu b) Chọn động ngắn hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn: 134 Động ngắn hạn chế tạo có thời gian làm việc tiêu chuẩn 15, 30, 60, 90 phút Như ta phải chọn tlv = tchuẩn công suất động Pđm chọn ≥ Plv hay Mđm chọn ≥ Mlv Nếu tlv ≠ tchuẩn sơ chọn động có tchuẩn Pđm gần với giá trị tlv Plv Sau xác định tổn thất động ∆Pđm với công suất ∆Plv với Plv Quy tắc chọn động là: Đồng thời tiến hành kiểm nghiệm động theo điều kiện tải mômen mômen khởi động điều kiện phát nóng 2.3.Chọn cơng suất động làm việc ngắn hạn lặp lại Sau thời gian, nhiệt sai động ổn định biến thiên khoảng min, max Tương tự trường hợp phụ tải ngắn hạn, ta chọn động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại chọn động chuyên dùng ngắn hạn lặp lại * Chọn công suất động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại Thường động dài hạn chọn: Pđm Plv Hệ số tải nhiệt: P lv od = P dm max od e tlv / 'v Từ đường cong phát nóng, ta có = e tlv / v max Trong đó: : Hằng số thời gian phát nóng t v lv ; ' t ; v lv o : Hệ số xét đến điều kiện làm mát bị xấu thời gian nghỉ t ( = 0,5: Động chiều, = 0,25: Động KĐB) Dựa vào đồ thị phụ tải, xác định P lv yêu cầu, tlv, to từ chọn sơ cơng suất động để có o tính ’ suy Dùng phương pháp tính lặp cho: Plv Pdm * Chọn công suất động ngắn hạn lặp lại cho phụ tải ngắn hạn lặp lại Động ngắn hạn lặp lại chế tạo chuyên dùng, độ bền khí tốt, quán tính nhỏ, khả tải lớn (từ 2,53,5), đồng thời chế tạo chuẩn với % = 15%; 25%; 40%; 60% Động chọn cần thỏa mãn hai điều kiện: + Pđm chọn ≥Plv 135 + %đm chọn phù hợp với %lv Trường hợp chưa phù hợp hiệu chỉnh lại Pđm theo công thức: lv % % dmchon Pđmchọn ≥Plv Chú ý: Trường hợp phụ tải biến đổi phải dùng cơng thức đại lượng đẳng trị: Pt t Pđt = i i i ; dt % t t t i i io Sau kiểm tra q tải mơmen, mơmen khởi động phát nóng 3.Tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ Mục tiêu: Trình bầy phương pháp tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ Để tính chọn cơng suất động trường hợp này, cần phải biết yêu cầu bản: + Đặc tính phụ tải: Pyêu cầu (); Myêu cầu(); đồ thị phụ tải: Pc(t); Mc(t); (t) + Phạm vi điều chỉnh tốc độ: max, min + Loại động (một chiều xoay chiều) dự định chọn + Phương pháp điều chỉnh BBĐ hệ thống truyền động cần định hướng trước Như vậy, để tính chọn công suất động ta phải biết phụ tải Trong nhiều trường hợp, phụ tải khác Ta chia thành hai nhóm + Nhóm 1: tốc độ, điều chỉnh M c = const, công suất cản tỉ lệ bậc với tốc độ + Nhóm 2: tốc độ, điều chỉnh công suất không đổi (P c = const), Mc tỉ lệ nghịch với tốc độ: M c Po Đối với động điện, phương pháp điều chỉnh tốc độ theo tải cho phép chia hai nhóm: + Nhóm 1: Điều chỉnh tốc độ với mômen cho phép động không biến đổi tốc độ, thường gọi phương pháp điều chỉnh tốc độ mômen cho phép không đổi, Rp tỉ lệ bậc với Các phương pháp thường thực cách thay đổi điện áp Rp mạch phần ứng động điện chiều KTĐL, thay đổi R p mạch rôtor số đôi cực ĐCKĐB + Nhóm 2: Điều chỉnh tốc độ với Pcp = const; M cp Pcp , thực cách giảm (ĐCMC) thay đổi số đôi cực (1 số trường hợp ĐCKĐB) 136 * Chọn công suất động cho truyền động điều chỉnh tốc độ có: Mc = const * Trường hợp: Mcp = const Động chọn phải có: Mđm = Mc đm = max (điều chỉnh tốc độ thấp tốc độ bản) Pđm = Mđm.đm = Mcmax = Pcmax * Trường hợp: Pcp = const Động chọn phải có: Pđm = Pcmax =Mcmax đm = min (điều chỉnh n>ncb Pcp = const) P P dm c max max Mđm = M c M c D dm mim Cho thấy: Những truyền động yêu cầu Mc = const, chọn động theo phương pháp điều chỉnh tốc độ có: Pcp = const (không phù hợp yêu cầu tải) => Mđm = D.Mc => Tăng kích thước, giá thành động * Chọn cơng suất động có Pc = const - Pcp = const: Phù hợp với yêu cầu phụ tải Yêu cầu: Pđm = Pc Pdm Mđm = dm Riêng ĐCMCKTĐL: Pcp = const (thực nghiệm với n>ccb cách ) Yêu cầu chọn: đm = min P c Mđm = M c max * Mcp = const (không phù hợp với yêu cầu tải) Yêu cầu chọn: Mđm = Mcmax P c Với M c max Mcp = const => thực với < cb phải chọn: đm = max max Pđm = Mđm đm = Pc Pc D 4.Kiểm nghiệm công suất động Mục tiêu: Trình bầy phương pháp iểm nghiệm cơng suất động Để khẳng định chắn việc tính chọn sơ công suất động chấp nhận được, ta cần phải kiểm nghiệm lại việc tính chọn Yêu cầu kiểm nghiệm: 137 - Kiểm nghiệm phát nóng: P Pcp - Kiểm nghiệm tải mômen: M.Mđm đông > Mcmax - Kiểm nghiệm mômen khởi động: Mkđ đông ≥ Mc mở máy * Để kiểm nghiệm công suất động theo điều kiện phát nóng, người ta dùng phương pháp sau: - Phương pháp nhiệt sai cực đại - Phương pháp tổn thất trung bình: Ptb - Phương pháp đại lượng đẳng trị * Phương pháp tổn thất trung bình: Ptb Phương pháp tổn thất trung bình xuất phát từ giả thiết Trong trình làm việc với phụ tải biến đổi, điều kiện toả nhiệt không đổi, số thời gian phát nóng khơng đổi, tổn thất cơng suất trung bình chu kỳ làm việc khơng đượt vượt tổn thất công suất định mức động nghĩa nhiệt độ cuộn dây không vượt nhiệt độ cho phép Tổn thất công suất trung bình tính cho chu kỳ làm việc với phụ tải biến đổi xét: P t P2 Pn t n Ptb 1 t1 t t n Động chọn phải thoả mãn điều kiện: Pđm ≥ Ptb dm Trong đó: Pđm xác định từ trước: Pdm Pdm dm Trong thực tế, để xác định Ptb, ta dựa vào quan hệ Pcơ(t) đường cong (Pcơ): Pcơ : Công suất đầu trục động = f(Pcơ): Vẽ từ lý lịch máy điện biểu diễn hình vẽ Tổn hao công suất động phụ tải Pi xác định i ; i = 1, 2, i Pi Pi Pi i: Công suất trục hiệu suất động thời gian ti, xác định hình vẽ - Tổn thất cơng suất trung bình, tính cho chu kỳ có n đoạn là: n Ptb P t i i 1 i n t i 1 i Chú ý: Với quạt gió tự làm mát, 138 Trong đó: to : Là thời gian nghỉ : Hệ số, : hệ số giảm truyền nhiệt khởi động hãm ( = 0,75: ĐCMC; = 0,5: ĐCXC) tk: Thời gian khởi động hãm * Kiểm nghiệm điều kiện phát nóng phương pháp dịng điện đẳng trị: Iđt Ta biết: Tổn thất động gồm phần: Tổn thất biến đổi tổn thất không đổi, đoạn phụ tải thứ n ta có: Pn = K + Vn = K + b.I2n Từ biểu thức tổn thất trung bình: Ptb P1 t1 P2 t Pn t n t1 t t n Nếu xem: Ptb = K + b.I2đt thì: Ptb = K + b.I2đt = ( K b.I12 ).t1 ( K b.I 22 ).t ( K b.I n2 ) t1 t t n Trong đó: K: tổn thất khơng đổi V: Tổn thất biến đổi: V = b.I2 B: Hệ số Xem tổn thất không đổi K phụ tải biến đổi nhau, ta được: Iđt = I12 t1 I 22 t I n2 t n t1 t t n Điều kiện kiểm nghiệm: Iđt Iđm động Để tính tốn giá trị Iđt, ta giải tích q trình q độ Giả thiết ta có kết tình dịng điện i(t) dạng đường liên tục, dùng phương pháp bậc thang xác định ii; ti Trường hợp đường cong dịng điện có dạng tăng trưởng lớn, ta dùng công thức gần đúng: I i I di I ci I Trong đó: Iđi Ici xác định theo hình C * Phương pháp mơmen đẳng trị: Kiểm tra theo điều kiện phát nóng gián tiếp, mơmem suy từ phương pháp dịng đẳng trị Khi mơmen tỉ lệ với dịng điện: M = C.I (C: Hệ số tỉ lệ) Đối với động chiều: Động thoả mãn động không đổi Đối với động xoay chiều KĐB: M = CM.I2.2.cos2 Ta cần phải có 2 = const cos2 = const Công thức kiểm nghiệm: Mđt = n M i2 t i TcK Mđm động ≥ Mđt 139 *Phương pháp công suất đẳng trị Ở truyền động tốc độ thay đổi P M -> dùng cơng suất đẳng trị để kiểm nghiệm phát nóng: Pđđộng ≥ Pđt Pđt = n Pi ti TcK i 1 Thực tế đồ thị phụ tải, tốc độ truyền động có thay đổi lớn, trình khởi động hãm Do cần phải tính toán , hiệu chỉnh P(t) (Dùng TĐ tốc độ thay đổi M P) Bài tập thực hành: Bài 1.Cho đồ thị phụ tải tĩnh máy sản xuất có tham số sau : - Hệ thống yêu cầu tốc độ 1800V/phút - Động để kéo hệ thống có :Pđm = 13KW, nđm = 1000V/phútm = 2,2 - Hãy kiểm tra tính hợp lý động Bài Cho đồ thị phụ tải sau : - Có tốc độ yêu cầu nyc = 720V/phút - Động kéo máy có thông số :Pđm = 11KW, nđm = 720V/phút, Uđm = 220/380V, đc = 60% đấu - Hãy kiểm tra công suất động Bài 3.Hãy xác định cơng suất động kéo máy sản xuất có đồ thị phụ tải sau: - Có tốc độ yêu cầu 1450V/phút Bài4.Cho đồ thị phụ tải sau : 140 - Dùng cho động dài hạn có Pđm = 10 KW, nđm = 750V/phút, Uđm = 220/380V kéo phụ tải tốc độ định mức - Hãy kiểm tra công suất động Bài 5.Hãy xác định cơng suất động nâng hàng cầu trục có đồ thị phụ tải sau : - Tốc độ yêu cầu 720V/phút, bỏ qua tổn hao khâu truyền lực Bài Công suất động 14KW, tc = 60% Kiểm tra công suất động theo đồ thị phụ tải tĩnh cho Nếu giữ công suất động khơng thay đổi, giảm hệ số đóng điện động xuống 45% động có đạt u cầu khơng ? Bài Tốc độ yêu cầu = 720V/phút Động kéo máy có số liệu sau : Pđm = 16KW, nđm = 720V/phút, Uđm = 230/380V, đc = 40% đấu Hãy kiểm nghiệm công suất động Bài 8.Cho đồ thị phụ tải hình vẽ : Tốc độ yêu cầu hệ thống 720V/phút Động kéo hệ thống có Pđm = 11KW, Uđm = 380V, m = 1,8, nđm = 720V/phút Hãy kiểm tra điều kiện tải động 141 Hình 6-4 Đồ thị phụ tải động CÂU HỎI ƠN TẬP 1.Trình bầy phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt? 2.Trình bầy phương pháp chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ? 3.Trình bầy phương pháp chọn cơng suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ? Trình bầy phương pháp kiểm nghiệm cơng suất động ? 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện – Nxb Khoa học Kỹ thuật 2007 [2]- Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện – Nxb Khoa học Kỹ thuật 2006 [3]- Nguyễn Tiến Ban, Thân Ngọc Hoàn, Điều khiển tự động hệ thống truyền động điện – Nxb Khoa học Kỹ thuật 2007 [4]- Võ Quang Lạp,Trần Thọ, Cơ sở truyền động điện – Nxb Khoa học Kỹ thuật 2004 ... học, độ điện hệ truyền động điện Mục tiêu: - Trình bày trình độ học, độ điện- cơ hệ truyền động điện vòng hở - Giải thích quan hệ thời gian đại lượng điện- cơ hệ truyền động điện 2. 1 Quá trình độ... 1 .Trình bầy nội dung đặc tính động truyền động điện? 2 .Trình bày trình độ học, độ điện- cơ hệ truyền động điện vịng hở.? 3.Giải thích quan hệ thời gian đại lượng điện- cơ hệ truyền động điện. ? Trình. .. chế trình độ (kéo dài rút ngắn thời gian độ) Mục tiêu: - Trình bày trình độ học, độ điện- cơ hệ truyền động điện vịng hở - Giải thích quan hệ thời gian đại lượng điện- cơ hệ truyền động điện - Lắp