Tài liệu Qúa trình quá độ truyền động điện P1 doc

Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động CHƯƠNG 5 QUá TRìNH QUá Độ TRUYềN ĐộNG ĐIệN Đ5.1. khái niệm chung + Quá trình quá độ truyền động điện (QTQĐ TĐĐ) là quá trình làm việc của hệ thống TĐĐ khi chuyển từ trạng thái xác lập này sang trạng thái xác lập khác, khi đó các đại lợng đặc trng cho hệ thống TĐĐ (I, M, , ) đều thay đổi theo thời gian. + Dựa vào các đặc tính I(t), M(t), (t), n(t) ta sẽ xác định đợc thời gian và tính chất diễn biến của QTQĐ tơng ứng với chế độ công nghệ của máy; từ đó đánh giá đợc mômen cho phép, gia tốc dòng điện trong QTQĐ, cũng nh biết đợc mức độ quá tải của động cơ, và từ đó mà chọn công suất động cơ và các khí cụ, thiết bị điều khiển cho phù hợp. + Nguyên nhân có QTQĐ có thể là: Nguyên nhân khách quan: do tác động ngẫu nhiên (nhiễu loạn) nh: ma, bảo, sét đánh, nhiệt độ thay đổi, điện áp, tần số lới thay đổi, phụ tải thay đỏi bất thờng Nguyên nhân chủ quan: do con ngời điều khiển hoặc tác động điều khiển các chế độ làm việc khác nhau của hệ thống TĐĐ theo yêu cầu công nghệ nh: thay đổi tốc độ, khởi động, hãm, đảo chiều , vì các phần tử, các thiết bị có quán tính cơ và quán tính điện từ nên có QTQĐ. + Hệ thống TĐĐ có các phần tử điện + cơ nên luôn luôn tồn tại các phần tử tích luỹ năng lợng, do đó mà có quán tính. Quán tính điện từ: đặc trng bởi hằng số thời gian điện từ T đt = L R , do các phần tử tích luỹ năng lợng điện từ nh điện cảm L, tụ điện C. Trang 148 Quán tính cơ: đặc trng bởi hằng số thời gian cơ T c = J , do các khâu tích luỹ động năng nh mômen quán tính J và khối lợng quán tính m ( là độ cứng đặc tính cơ). Quán tính nhiệt: đợc đặc trng bởi hằng số thời gian nhiệt T n = C A , do các phần tử tích luỹ nhiệt năng nh nhiệt dung (C là nhiệt dung, A là hệ số toả nhiệt). Thờng T n rất lớn nên ta bỏ qua khi xét QTQĐ, vì QTQĐ có thể đã kết thúc rồi mà quá trình thay đổi nhiệt vẫn còn, cho nên coi nh không ảnh hởng đến QTQĐ đang xét. T đt có thể xét đến khi điện cảm L lớn, lúc đó quán tính điện từ tơng đơng với quán tính cơ. Còn khi T đt << T c thì bỏ qua quán tính điện từ. T c luôn luôn xét đến, vì các phần tử thờng có J, m tơng đối lớn. + Khảo sát QTQĐ sẽ xây dựng đợc các quan hệ của các đại lợng cơ, điện (n, , I, M ) theo thời gian (t). Từ đó tính đợc thời gian QTQĐ. Nh vậy sẽ đánh giá đợc năng suất máy và nếu cần thiết thì tìm biện pháp giảm thời gian quá độ để tăng năng suất máy. Hoặc từ đó tính đợc các gia tốc, lực điện động và sẽ hạn chế không cho vợt quá trị số cho phép. Đồng thời sẽ tính đợc sự phát nóng của động cơ theo dòng xác lập và dòng quá độ, từ đó tìm biện pháp khắc phục và chọn công suất động cơ cho phù hợp. Sau đây sẽ khảo sát một số quá trình quá độ (QTQĐ) thờng xảy ra trong hệ thống truyền động điện (TĐĐ) và chủ yếu xét đến hằng số T c và T đt . Trang 149 Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Đ5.2. quá trình quá độ cơ học khi U nguồn = const và M động ( ) là tuyến tính: 5.2.1. Phơng trình tổng quát: + Khảo sát QTQĐ khi chỉ xét đến quán tính cơ (T c ) bỏ qua quán tính điện từ T đt - gọi tắt là QTQĐ cơ học. + Khảo sát QTQĐ cơ học với điều kiện điện áp nguồn là hằng số (U nguồn = const), mômen động M động () tuyến tính là trờng hợp đơn giản nhất, có thể coi hệ thuộc loại mẫu cơ học đơn khối, tuy nhiên lại rất hay gặp, vì nó đúng với các dạng đặc tính cơ M(), M c () là tuyến tính (hình 5-1a), cũng có thể áp dụng cho các động cơ có M() là phi tuyến, nhng trong phạm vi xét thì M() gần tuyến tính (hình 5-1b), hoặc M() và M c () là phi tuyến cả nhng có dạng gần giống nhau, nh vậy cũng có thể có M động () gần tuyến tính (hình 5-1c). + Các giả thuyết cho trớc: M() và M c () là tuyến tính, vậy M đg () sẽ là tuyến tính; J = const; U ng = const; ví dụ nh hình 5-1a, b; theo đó, QTQĐ đợc mô tả bởi hệ phơng trình: Trang 150 MMMJ d dt MM MM dM d MM dM d MM dg c n ccoc nxl xl c cxlco xl = = = =+ == == (5-1) Rút ra: (M n - ) -(M co - c ) = J d dt MM Jd dt nco cc + = + + M c () M c () M() M() M() xl Ta có: T d dt cxl += (5-2) Trong đó: Hằng số thời gian cơ học: T J c c = + (sec); (5-3) Tốc độ xác lập: xl nco c MM = + (rad/sec); (5-4) Nếu đặt: M o = M n - M co ; đg = + c ; Trang 151 M c () xl M co M xl M n M M đg M đg M đg M n M co M M co M n M xl M xl ( xl ,M xl ) Hình 5-1: Các dạng có M động là tuyến tính Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Thì: M đg = M o - đg ; đg = M o / xl ; Và: T c = J/ đg ; (5-3a) xl = M o / đg ; (5-4a) Nghiệm phơng trình không thuần nhất (5-2) là: = xl + c. e tT c / (5-5) Theo điều kiện ban đầu: = bđ khi t = 0, do đó: c = bđ - xl Vậy ta có: (t) = xl + ( bđ - xl ). (5-6) e tT c / Theo giả thiết: M nên: M = M xl +(M bđ - M xl ). (5-7) e tT c / T c là hằng số thời gian cơ học, nó đặc trng cho nhịp độ biến thiên của mômen và tốc độ động cơ trong QTQĐ. Có thể coi T c là thời gian tăng tốc của động cơ từ trạng thái đứng im đến tốc độ xác lập nếu M đg.bđ = const trong QTQĐ. Với giả thiết trên thì (5-6) và (5-7) có tính chất vạn năng. Chúng đúng với các QTQĐ khác nhau (khởi động, hãm, thay đổi tốc độ, đảo chiều ) khi M() và M c () là tuyến tính. Tuỳ trờng hợp cụ thể mà thay các giá trị tơng ứng của các đại lợng bđ , xl , M bđ , M xl , và T c vào (5-6) và (5-7). Ví dụ nếu M c () = const thì c = 0, do đó: T J J M MM M c xl nco o c == = = (5-8) Trang 152 Các phơng trình (5-6), (5-7) cho thấy: (t) và M(t) có dạng hàm mũ. Đặc điểm của hàm mũ là đạo hàm của nó theo thời gian sẽ giảm đơn điệu, nghĩa là dM/dt và d/dt cứ sau một khoảng thời gian t = T c thì chúng giảm đi e 2,718 lần: Mt T Mt tT t e e cc tT T t T c cc + + + = + == () () () () 1 (5-9) Tại thời điểm ban đầu, các đạo hàm có giá trị cực đại: M MM T M T xl bd c o xl bd c = == () () 0 0 (5-10) Vì o T c = ( xl - bđ ) nên đờng tiếp tuyến với (t) tại thời điểm ban đầu sẽ cắt đờng thẳng = xl = const ở điểm cách trục tung một khoảng đúng bằng T c (hình 5-3). M, I M n T c Khi bđ = 0 thì: = xl (1 - e -t/Tc ) Trang 153 xl bđ = 0 M bđ 36,8% 13,5% 5% 95% % % 85 (t) 63,2 100% M(t) 5% t o t=T c 2T c 3T c t Hình 5-3: Đặc tính QTQĐ khi bđ = 0 và M bđ = M n Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động T c là khoảng thời gian cần thiết để tốc độ tăng từ: bđ = 0 lên đến = 0,632 xl = 0,632 xl lên đến = 0,85 xl = 0,85 xl lên đến = 0,95 xl Và M(t) cũng diễn biến tơng tự (t). Về lý thuyết thì t qđ = , nhng thực tế thì t qđ 3T c (xem nh kết thúc QTQĐ, vì sai số 5% có thể chấp nhận). Khi giải phơng trình (5-6) hoặc (5-7) có thể có nghiệm làm cho QTQĐ là ổn định hoặc không ổn định, không dao động hoặc dao động: Các phơng trình trên chỉ đúng khi M(), M c () là liên tục, nếu M(), M c () không liên tục thì QTQĐ phải tính riêng cho từng đoạn liên tục một. Sau điêmt đột biến của mômen, ta phải thay các giá trị mới của bđ , xl , M bđ , M xl và T c vào các biểu thức (5-6), (5-7). *Có thể ứng dụng: M động () là tuyến tính đối với: + Động cơ ĐM đl , ĐK dq khi thay đổi phụ tải với M c . + Động cơ ĐM đl , ĐM nt , ĐK khi hãm: M c = const, M c . + Động cơ ĐK ls khi khởi động trực tiếp với phụ tải kiểu quạt gió M c 2 . Trang 154 5.2.2. Quá trình quá độ cơ học khi khởi động: 5.2.2.1. Xét QTQĐ cơ học khi khởi động với M( ) tuyến tính, M c ( ) = const: Trang 155 xl xl xl ôđ.quán tính ôđ.dao động không ôđ. dđ. t t t Hình 5-4: Các QTQĐ ổn định, không ổn định, dao động Hình 5-5: Các sơ đồ, đặc tính khởi động của ĐM đl , ĐM nt , ĐK CKT + - XL XL 2G 1G + Ư R f2 R f1 - TN 2 e d 1 b c Ư a) + Ư CKT 2G 1G R f2 R f1 - b) Đ 2G 2G 1G 1G R 2f2 R 2f1 c) 0 M c M 2 M 1 M TN d e b c Ư a 2 1 XL 0 M c M 2 M 1 M a XL ~ XL TN e 2 d c 1 b Ư a 0 M c M 2 M 1 M Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Để đơn giản, ta xét QTQĐ khi khởi động 2 cấp điện trở phụ mạch rôto của động cơ điện một chiều kích từ độc lập (hình 5-5a) khi khởi động m = 2 cấp: sẽ có 3 giai đoạn QTQĐ khởi động: * Giai đoạn 1: đoạn (ab) đặc tính Ư: Trên đó: R f = R f1 + R f2 R 1 = R + R f1 + R f2 Theo đặc tính Ư: 1 2 1 = ()K R 1 12 1 = ()MM T JJ R K J K RR R c uuf uf 1 1 1 2 2 12 == = ++ () () () (sec); (5-11a) Điều kiện ban đầu: điểm (a): bđ1 = 0 ; M bđ1 = M 1 ; Điều kiện xác lập: xl1 = xác định theo đặc tính cơ ; M xl1 = M c ; Theo các điều kiện trên và phơng trình (5-6), (5-7) ta có phơng trình QTQĐ trong giai đoạn 1 này: Trang 156 (5-12a) = xl tT e c 1 1 1 .( ) / (5-13a) MM M Me cc tT c =+ (). / 1 1 Khi = 1 : tính theo (5-13a) khi t = t 1 ; M = M 2 thì chuyển sang giai đoạn 2: * Giai đoạn 2: đoạn (bcd) đặc tính : Trên đó: R f = R f2 R 2 = R + R f2 Theo đặc tính : 2 2 2 = ()K R 2 12 12 = ()MM T JJ R K J K RR c uuf 2 2 2 2 2 2 == = + () () () (sec); (5-11b) Điều kiện ban đầu: điểm (c): bđ2 = 1 ; M bđ2 = M 1 ; Điều kiện xác lập: xl2 = xác định theo đặc tính cơ ; M xl2 = M c ; Theo các điều kiện trên và phơng trình (5-6), (5-7) ta có phơng trình QTQĐ trong giai đoạn 2 này: ) (5-12b) =+ xl xl tT e c 21 2 2 (). / (5-13b) MM M Me cc tT c =+ (). / 1 2 Khi = 2 : tính theo (5-13b) khi t = t 2 ; M = M 2 thì chuyển sang giai đoạn 3: * Giai đoạn 3: đoạn (deXL) đặc tính TN: Trên đó: R f = 0 R 3 = R = R Trang 157 Hình 5 - 6: Các đặc tính khởi động với m = 2 I I 1 XL I 2 I c (t) I(t) XL T c1 T c2 T c3 t 1 t 2 t 3 t qđ =t kđ t TN d e b c Ư a xl2 2 xl1 1 0 M c M 2 M 1 M a) b) Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Theo đặc tính TN: 3 2 == TN u K R () T JJ R K J K R c TN u u 3 2 2 == = () () (sec); (5-11c) Điều kiện ban đầu: điểm (e): bđ3 = 2 ; M bđ3 = M 1 ; Điều kiện xác lập: xl3 = xl ; M xl3 = M c ; Theo các điều kiện trên và phơng trình (5-6), (5-7) ta có phơng trình QTQĐ trong giai đoạn 3 này: ) (5-12c) =+ xl xl tT e c (). / 2 3 (5-13c) MM M Me cc tT c =+ (). / 1 3 Khi xl ; M M c xem nh kết thúc QTQĐ khởi động. Dựa vào các phơng trình QTQĐ của (t) i ; M(t) i trong 3 giai đoạn ta vẽ đợc đặc tính (t); M(t) khi khởi động với m = 2 nh hình 5-6. 5.2.2.2. Tính thời gian khởi động: Tính: t kđ = t qđ = t 1 + t 2 + t 3 Có m cấp khởi động sẽ có (m + 1) giai đoạn QTQĐ khi khởi động, từ phpng trình M(t) ta tính đợc: tT MM MM ici c c = .ln 1 2 (5-14) Vậy: tt t T MM MM kd qd i ci c c i m == = = + .ln 1 2 1 1 (5-15) Trang 158 * Xây dựng I(t): + Đối với ĐM đl : It Mt K () () = ; (5-16) tơng tự M(t). + Đối với ĐK dq : từ M(t), đặc tính M(), I(), tính đợc t i tơng ứng M i , suy ra I i (M i ), và cuối cùng ta có I i (t i ) và vẽ I(t). 5.2.3. Quá trình quá độ cơ học khi hãm: 5.2.3.1. Xét QTQĐ cơ học khi hãm ngợc: Trang 159 + Ư R f - + CKT - a) o B A TN M 1 M 2 M c M R f bđ C Hình 5-7: Các sơ đồ, đặc tính hãm ngợc của ĐM đl , ĐM nt , ĐK + Ư R f - CKT b) B A TN M 1 M 2 M c M R f bđ C Đ R 2f c) A B TN R 2f M 1 M 2 M c M C bđ Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Hãm ngợc, đối với động cơ điện một chiều (ĐM) thì thay đổi cực tính điện áp phần ứng, còn động cơ không đồng bộ 3 pha (ĐK) thì thay đổi thứ tự pha điện áp stato, vì dòng hãm ban đầu lớn nên cần phải thêm điện trở phụ (R f , R 2f ) để hạn chế dòng hãm không đợc vợt quá dòng cho phép (I h.bđ I cp ). Cũng nh khi tính toán quá trình khởi động, đối với quá trình hãm thì các đặc tính cơ phi tuyến nh ĐM nt hay ĐK dq cũng đợc thay thế bằng đoạn đặ tính tuyến tính hoá từ -M 1 đến -M 2 nh hình 4-8a. Phơng trình của một đoạn thẳng ấy có dạng: = - bđ . MM MM + 2 12 (5-17) Mômen hãm ban đầu có giá trị cực đại: M h.bđ = - M 1 M cp (M 1 2,5M đm ). Khi biết giá trị dòng điện cho phép, ta có thể xác định đợc điện trở phụ thêm vào để hạn chế dòng hãm ban đầu: R f = UE I bd cp + - R u (5-18) Trang 160 Trong đó: E bđ là s.đ.đ ban đầu của động cơ khi hãm. Đối với ĐM đl , tại thời điểm ban đầu quá trình hãm, s.đ.đ E vẫn giữ nguyên giá trị trớc đó: E bđ = U - I c .R (5-19a) Đối với ĐM nt , tại thời điểm ban đầu quá trình hãm, dòng điện phần ứng và từ thông thay đổi đồng thời, lúc đó: E bđ = K (I cp ). bđ (5-19b) Trị số K (I cp ) có thể đợc xác định từ phơng trình cân bằng điện áp phần ứng với I = I cp trên đặc tính tự nhiên: K (I cp ) = UI R cp u tn . 1 (5-20) M,I (s c ) bđ bđ (s tn1 ) Trong đó: tn1 là tốc độ trên đặc tính cơ tự nhiên khi I = I cp . (t) Do đó: E bđ = (U - I cp .R ). bd tn1 (5-21) + Điểm cuối của quá trình hãm đợc xác định bởi giá trị M 2 (hoặc I 2 ) và = 0. Đối với ĐM nt , M 2 đợc xác định nhờ trị số dòng điện tơng ứng: I 2 = U RR uuf + (5-22) Theo giá trị I 2 và đặc tính vạn năng của ĐM nt : EM I K == (5-23) Ta xác định đợc: M 2 = I 2 . M I 2 2 (5-24) Trang 161 e1 Ă Ư Ư T c Ă M c t -M 2 M c M h.bđ =-M 1 M 1 M t hn -M 2 M(t) a) xl M h.bđ =-M 1 b) xl = T c Hình 5 -8: Đặc tính cơ (a) và quá độ khi hãm ngợc (b) Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Đối với động cơ ĐK, điện trở phụ trong mạch rôto đợc xác định từ quan hệ tỉ lệ giữa độ trợt và điện trở khi M 1 = const: s s RR R bd tn f 1 22 2 = + (5-25) Trong đó: s bđ = (2 - s c ) là độ trợt ban đầu khi hãm. s c là độ trợt ở trạng thái xác lập trớc khi hãm. s tn1 là độ trợt trên đặc tính tự nhiên khi M 1 = const. Khi đó: R s s R f c tn 2 1 2 2 1= . (5-26) + Đối với động cơ ĐK, mômen M 2 khi = 0 (s = 1) đợc xác định theo công thức: M M s s t tbtr tbtr 2 2 1 = + . . (5-27) Trong đó: s t.btr - hệ số trợt tới hạn trên đặc tính biến trở: ss RR R tbtr t f tn = + 22 2 (5-28) s t.tn là độ trợt tới hạn trên đặc tính tự nhiên. Trong quá trình hãm, sự biến thiên của tốc độ và mômen đợc xác định theo công thức (5-6), (5-7). Vì từ (5-17): xl = - bđ . MM MM c + 2 12 (5-29) = + + bd tT bd c MM MM e MM MM c 12 12 2 12 / (5-30) M (5-31) MMMe c tT c c = + + () / 1 Trang 162 Trong đó: TJ M J MM c bd == 12 ; (5-32) là hằng số thời gian cơ học khi hãm. + Thời gian hãm có thể xác định: tT MM MM tn c c c = + + ln 1 2 (5- 32) Trên hình 5-8b trình bày đồ thị tốc độ, mômen và thời gian khi hãm. Cuối quá trình hãm ( 0) gia tốc vẫn khác không. Do đó muốn dừng động cơ thì lúc đó ta phải cắt động cơ ra khỏi lới. 5.2.3.2. Xét QTQĐ cơ học khi hãm động năng: Có thể coi quá trình hãm động năng là trờng hợp riêng của quá trình hãm ngợc khi M 2 = 0 (I 2 =0) lúc = 0. Vì vậy có thể khảo sát tơng tự khi hãm ngợc ta sẽ đợc kết quả tơng tự khi hãm ngợc nhng với điều kiện cuối là: M 2 = 0 (I 2 = 0) và = 0. 5.2.4. Quá trình quá độ cơ học khi M c (t) biến đổi nhảy cấp: Các trơng hợp trên ta xét với M c (t) là liên tục. Nhng thực tế có M c (t) thay đổi, tờn hióỷuờng gặp là M c (t) thay đổi kiểu nhảy cấp (đột biến) chu kỳ nh: máy bào, máy đột dập * Một chu kỳ đơn giản của M c (t) gồm có 2 giai đoạn: M c M c1 M c2 t t 1 t 2 t ck Hình 4-9: Chu kỳ M c (t) + Một giai đoạn có tải: tơng ứng M c1 , t 1 . + Một giai đoạn không tải: tơng ứng M co , t 2 . Chu kỳ: t ck = t 1 + t 2 Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 163 Mômen M c (t) biến đổi chu kỳ thì M(t) và (t) cũng thay đổi chu kỳ. Hệ thống TĐĐ luôn làm việc ở chế độ quá độ, nếu khảo sát QTQĐ đó sẽ xác định đợc kích thớc, trọng lợng bánh đà và công suất động cơ để động cơ chịu tải tốt và san bằng phụ tải. Trong mỗi giai đoạn, coi M c (t) = const, M() tuyến tính và U nguồn = const, bỏ qua T đt , thì (t) và M(t) sẽ biến thiên theo quy luật hãm mũ, theo (5-6), (5-7), ta có: Đối với đoạn thứ nhất: = xl1 + ( bđ1 - xl1 ). (5-33) e tT c / M = M c1 + (M bđ1 - M c1 ). (5-34) e tT c / Đối với đoạn thứ hai: = xl2 + ( bđ2 - xl2 ). (5-35) e tT c / M = M c2 + (M bđ2 - M c2 ). (5-36) e tT c / Mômen và tốc độ biến thiên trong phạm vi từ M min = M bđ1 đến M max = M cc1 và min = cc1 đến max = cc2 . Vậy, đối với đoạn thứ nhất và thứ hai ta có thể viết M(t 1 ) = M bđ2 và M(t 2 ) = M cc2 . Thay các điều kiện này vào (4-33) ữ (4-36), ta rút ra: M cc1 = M c1 + (M bđ1 - M c1 ). = Me tT c 1 / bđ2 (5-37) M cc2 = M c2 + (M cc1 - M c2 ). = Me tT c 2 / bđ1 (5-38) Giải ra, ta có: M min = M bđ1 = Me e Me e c tT tT c tT tT cc c ck c 12 11 1 12 2 (). () () // / / + (5-39) M max = M cc1 = Me e Me e c tT tT c tT tT cc c ck c 21 11 1 21 1 (). () () // / / + (5-40) Các giá trị max và M min có thể tìm đợc theo đặc tính cơ ứng với M = M min và M = M max . Trang 164 Hình 5 - 10 biểu diễn quan hệ giữa mômen của động cơ với thời gian. Trong đoạn thứ nhất M < M c1 , tốc độ giảm, lúc này động cơ làm việc nhờ động năng của khối lợng bánh đà. Đến đoạn thứ hai M > M c2 , mômen d làm cho tốc độ tăng lên, M c M c1 M cc1 M bd1 M c2 t t 1 t 2 t ck Hình 5-10: Chu kỳ M c (t) tức làm tăng động năng dự trữ của truyền động điện. Do đó M max của + động cơ không nhất thiết phải bằng M tb M c.max , phần chênh lệch đó do bánh - đà cung cấp. Nh vậy, khi giảm chu kỳ biến thiên của M c và giữ T c = const, hoặc khi tăng T c và giữ t ck = const, thì các trị số M min và M max sẽ tiến lại gần nhau, nghĩa là đồ thị mômen và tốc độ động cơ đợc nắn thẳng. Thờng thêm bánh đà phụ để nắn thẳng mômen. Khi: tT và thì: c1 0/ tT c2 0/ MM Mt Mt t cc ck min max == + 11 22 (5-41) * Trờng hợp: đồ thị M c (t) thay đổi nhảy cấp nhiều đoạn: M M c3 M c1 M c1 M cc3 M c5 M cc1 M tb M cc5 M bđ1 M cc2 M cc6 M cc4 M c2 M c6 M c4 t t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t ck Hình 5 - 11: Đồ thị M c (t) nhảy cấp nhiều đoạn Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Trang 165 Bằng cách áp dụng liên tiếp các công thức (5-39), (5-40) ta sẽ xác định đợc giá trị mômen động cơ ở điểm cuối của từng giai đoạn: M cc1 = M bđ1 . c 1 / ) (5-42) eMe tT c tT c + 1 1 1 / ( + + ()/ / ( 12 2 2 1 M cc2 = M bđ1 . c ) (5-43) eMe tt T c tT c Đối với đoạn thứ i bất kỳ: MMe M e e Me e cci bd t T c tT t T c tT t T j c i c j c i c j c i = + + + 11 2 112 23 1 1 .(). (). / / + (5-44) Và đoạn cuối cùng (đoạn thứ m) và đặt các giá trị mômen động cơ ở đầu và cuối chu kỳ bằng nhau (M ccm = M bđ1 ), ta có: MM Me e e bd ccm ci tT tt i m tT c ck j i ck c 1 1 1 1 1 1 == = (). / / (5- 45) Các biểu thức (5-44), (5-45) cho phép dùng phơng pháp giải tích để xác định các trị số mômen ban đâu và cuối cùng của tất cả các giai đoạn trong chu kỳ, nghĩa là cho phép vẽ đợc đồ thị biến thiên của mômen động cơ. Hằng số thời giai cơ học T c càng nhỏ thì mômen biến đổi càng lớn, khi đồ thị phụ tải biến đổi mãnh liệt, mômen đẳng trị sẽ vợt quá giá trị trung bình một cách đáng kể, và làm tăng phát nóng động cơ, Đỉnh cao nhất của mômen (M max ) có thể là không cho phép đối với khả năng chịu quá tải của động cơ (M max > M cp ). Muốn san bằng đồ thị mômen, ta có thể tăng hằng số thời gian cơ học T c , điều đó có thể thực hiện bằng cách thêm bánh đà phụ hoặc làm mềm đặc tính cơ của động cơ. Trang 166 Đ5.3. quá trình quá độ cơ học khi U nguồn = const và M động ( ) là phi tuyến : 5.3.1. Phơng pháp giải tích: + Khi khảo sát QTQĐ đối với các hệ thống TĐĐ với động cơ điện có đặc tính cơ M() là phi tuyến nh ĐM nt , ĐK, hay các phụ tải có M c () là đờng cong nh máy bơm, quạt gió, hay M c () , lúc đó M động () sẽ không còn tuyến tính nữa, nh vậy ta có thể khảo sát QTQĐ của hệ thống theo hai phơng pháp: 5.3.1.1. Phơng pháp giải tích: Phơng pháp này đợc áp dụng khi M() và M c () có thể biểu diễn bằng những hàm giải tích không phức tạp quá, ví dụ nh ĐK ls có thể biểu diễn M() tơng đối chính xác qua: M M s s s s t t t o = + 2 ; ; s= o (5-46) Phơng trình chuyển động: 2M s s s s MJ d dt J ds dt t t t co (5-47) + += = * Khi M c () = const: t J M ss s M M ss s ds o c t t c tt s s bd = + + 22 22 2 (5-48) Tích phân trên đợc xác định bằng cách khai triển biểu thức dới dấu tích phân thành các phân thức cơ bản. Sau khi lấy tích phân và thay cận ta có: . Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động CHƯƠNG 5 QUá TRìNH QUá Độ TRUYềN ĐộNG ĐIệN Đ5.1 Trình: Truyền động điện Tự động Ths. Khơng Công Minh Giáo Trình: Truyền động điện Tự động Đ5.2. quá trình quá độ cơ học khi U nguồn = const và M động ( )