Giáo trình Truyền động điện (Nghề Điện công nghiệp Cao đẳng)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO TRÌNH MƠN HỌC:TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo định số: ./QĐ- ngày tháng năm Ninh Bình, Năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lêch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Truyền động điện giáo trình thực tham gia giảng viên trường Cao đẳng Cơ Điện Xây Dựng Việt Xô biên soạn Trên sở chương trình đào tạo trường, thực biên soạn giáo trình Truyền động điện phục vụ cho công tác giảng dạy sinh viên trường Chúng xin chân thành cám ơn giúp đỡ thầy khoa góp nhiều cơng sức để nội dung giáo trình hồn thành Giáo trình thiết kế theo môn học thuộc hệ thống mơn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ Cao đẳng dùng làm giáo trình cho sinh viên khóa đào tạo, sau học tập xong môn học này, sinh viên có đủ kiến thức để học tập tiếp môn học, mô đun khác nghề Môn học bao gịm có chương Bài mở đầu: Cấu trúc chung hệ truyền động điện Chương 1.Cơ học truyền động điện Chương 2.Các đặc tính trạng thái làm việc động điện Chương 4.Đặc tính động hệ truyền động điện Chương Chọn công suất động cho hệ truyền động điện Mặc dù cố gắng, xong sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến, nhận xét bạn đọc để giáo trình hồn thiện Ninh Bình ngày, tháng, năm 2018 Trần Thị Lanh Chủ biên MỤC LỤC 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Lời giới thiệu Mục lục Giới thiệu môn học Bài mở đầu: Cấu trúc chung hệ truyền động điện 1.Khái quát hệ truyền động điện 2.Phụ tải hệ truyền động điện Chương 1.Cơ học truyền động điện 1.Các khâu khí truyền động điện, 2.Đặc tính máy sản xuất, động điện 3.Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện Chương 2.Các đặc tính trạng thái làm việc động điện 1.Đặc tính động điện DC, trạng thái khởi động hãm 2.Đặc tính động điện khơng đồng bộ, trạng thái khởi động hãm Chương Điều khiển tốc độ truyền động điện 1.Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện, 2.Điều chỉnh tốc độ động điện chiều 3.Điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều, 4.Điều chỉnh tốc độ động không đồng sơ đồ nối tầng (cascade) Chương 4.Đặc tính động hệ truyền động điện 1.Đặc tính động truyền động điện 2.Quá độ học, độ điện hệ truyền động điện 3.Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy Chương Chọn công suất động cho hệ truyền động điện 1.Phương pháp chung để chọn công suất động điện 2.Chọn công suất động chế độ dài hạn Chọn công suất động chế độ ngắn hạn Chọn công suất động chế độ ngắn hạn lặp lại, TRANG 14 14 15 18 20 20 38 53 56 58 59 62 65 65 66 71 74 74 81 81 82 MÔN HỌC : TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mã mơn học : MH 19 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học : - Vị trí: Mơn học Truyền động điện môn học sở kỹ thuật chuyên nghành điện, học sau mô đun, môn học Kỹ thuật sở, đặc biệt mô đun môn học: Mạch điện; Trang bị điện; Máy điện - Tính chất: Là mơn học chun mơn nghề - Ýnghĩa vai trị mơn học: Trong nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, ngành cơng nghiệp điện gi vai trò quan trọng sản xuất sinh hoạt người Tập hợp thiết bị như: Thiết bị điện, điện từ, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu chấp hành máy sản xuất, đồng thời điều khiển dịng lượng theo u cầu cơng nghệ máy sản xuất Nội dung môn học nhằm trang bị cho học viên nh ng kiến thức, kỹ Truyền động điện Mục tiêu môn học: - Trình bày nguyên tắc phương pháp điều khiển tốc độ truyền động điện, đánh giá đặc tính động hệ điều chỉnh tốc độ truyền động điện - Đánh giá đặc tính động hệ điều khiển truyền động điện, tính chọn cơng suất động cho hệ truyền động khơng điều chỉnh có điều chỉnh tốc độ - Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận tác phong công nghiệp cho học sinh Nội dung môn học: THỜI GIAN ST TÊN CÁC BÀI TRONG MÔN HỌC Tổng Lý Thực Kiểm T số thuyết hành tra* Chương 1: Cơ học truyền động điện 1 1.Các khâu khí truyền động điện 2 2.Đặc tính máy sản xuất động điện 2 3.Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện 3 Chương 3: Điều khiển tốc độ truyền động điện 1 Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện 10 1 2 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều 3 Điều chỉnh tốc độ động điện không đồng 4 Điều chỉnh tốc độ động sơ đồ nối tầng Chương 4: Đặc tính động hệ truyền động điện 1 Đặc tính động hệ truyền động điện 2 Quá độ học, độ điện hệ truyền động điện 3 Khởi động hệ truyền động điện Chương 5: Chọn công suất động cho hệ truyền động điện 1 Phương pháp chung để chọn công suất động 2 Chọn công suất động chế độ dài hạn 3 Chọn công suất động chế độ ngắn hạn 4 Chọn công suất động chế độ ngắn hạn lặp lại Cộng: 2 4 0.5 0.5 1.5 1.5 15 1 4 60 31 25 10 BÀI MỞ ĐẦU KHÁI QUÁT CHUNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Giới thiệu: Bài học giới thiệu tới sinh viên khái niệm hệ truyền động điện, hệ truyền động điện máy sản xuất, cấu trúc cách phân loại hệ thống truyền động điện, từ giúp sinh viên phân tích hệ truyền động điện thực tế có nguồn kiến thức để phục vụ cho học Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, đặc điểm, ý nghĩa hệ truyền động điện - Giải thích cấu trúc chung phân loại hệ truyền động điện - Rèn luyện đức tính chủ động, nghiêm túc học tập công việc Khái quát hệ truyền động điện - Định nghĩa: Hệ truyền động điện tập hợp thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu chấp hành máy sản xuất, đồng thời điều khiển dịng lượng theo u cầu cơng nghệ máy sản xuất Ví dụ: - Hệ truyền động máy bơm nước - Truyền động mâm cặp máy tiện - Truyền động cần trục máy nâng Hình Sơ đồ động học cấu nâng hạ hạ hàng Phụ tải hệ truyền động điện Phụ tải cấu cơng tác hệ truyền động điện Phụ tải hệ truyền động điện đa dạng Tính chất loại phụ tải khác tạo nên nh ng hệ truyền động điện khác Đặc trưng cho phụ tải hệ truyền động điện hình thành mô men cản tác động lên trục động Mỗi cấu công tác khác tạo mơ mên cản khác ví dụ như: Mơ men cản năng, mô men cản phản kháng, mô men cản loại máy tiện … Máy sản xuất sử dụng để sản xuất sản phẩm thực yêu cầu công nghệ CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cấu làm việc, thực thao tác sản xuất công nghệ (gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển ) Hệ truyền động máy sản xuất tập hợp thiết bị phục vụ cho việc truyền chuyển động từ động điện tới cấu sản xuất thực việc sản xuất sản phẩm theo yêu cầu công nghệ Hệ truyền động máy sản xuất a.Truyền động máy bơm nước Hình Truyền động máy bơm nước Động điện Đ biến đổi điện thành tạo mômen M làm quay trục máy cánh bơm Cánh bơm cấu cơng tác CT chịu tác động nước tạo Momen MCT ngược chiều tốc độ quay ω trục, Momen tác động lên trục động cơ, ta gọi Momen cản MC Nếu MC cân với Momen động cơ: MC = M hệ có chuyển động ổn định với tốc độ không đổi ω = const b.Truyền động mâm cặp máy tiện Hình 3.Truyền động mâm cặp máy tiện Cơ cấu công tác CT bao gồm mâm cặp MC, phôi PH kẹp mâm dao cắt DC Khi làm việc động Đ tạo ram omen M làm quay trục, qua truyền lực TL chuyển động quay truyền dến mâm cặp phôi Lực cắt dao tạo phôi hình thành Momen MCT tác động cấu cơng tác có chiều ngược với chiều chuyển động Nếu dời điểm đặt MCT trục dộng ta có Momen cản MC Nếu MC cân với Momen động cơ: MC = M hệ có chuyển động ổn định với tốc độ không đổi ω = const c Truyền động cần trục máy nâng Hình Truyền động cần trục Cơ cấu cơng tác gồm trống tời TT, dây cáp C tải trọng G Lực trọng trường G tác động lên trống tời tạo Momen cấu công tác MCT dời điểm đặt MCT trục dộng ta có Momen cản MC Nếu MC cân với Momen động cơ: MC = M hệ có chuyển động ổn định với tốc độ khơng đổi ω = const CHƯƠNG 1: CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MH 19.01 Giới thiệu: Một hệ thống truyền động điện bao gồm nhiều phần tử khí cấu tạo nên, chúng chuyển động với tốc độ khác tạo thành sơ đồ động học phức tạp Các mơmen lực tác động lên hệ thống có điểm đặt khác Vì muốn tính chọn cơng suất động cơ, hay viết phương trình cân lực ta phải qui đổi đại lượng trục động Mục tiêu: - Nhận dạng khâu khí hệ truyền động điện - Tính tốn qui đổi mơ men cản, lực cản, mơ men qn tính trục động - Xây dựng phương trình chuyển động hệ truyền động điện - Phân biệt trạng thái làm việc hệ truyền động điện - Chủ động, nghiêm túc học tập công việc Các khâu khí hệ truyền động điện 1.1 Tính tốn qui đổi mơmen Mc lực cản Fc trục động Sơ đồ dộng học qui đổi ( hình 1-1) Hình 1-1 Sơ đồ động học cấu nâng hạ hàng Khi tiến hành qui đổi phải đảm bảo thỏa mãn điều kiện: Điều kiện 1: Năng lượng hệ thống trước sau qui đổi phải Đây việc bảo toàn lượng Điều kiện 2: Hệ thống phải giả thiết tuyệt đối cứng Giả sử tính tốn thiết kế người ta cho giá trị Momen tang trống Mt qua hộp giảm tốc có tỷ số truyền i hiệu suất i Momen tác động lên trục động có giá trị Mcqđ Mcq đ. = M t  t i= i Ta có: Mcq đ = M t  i  d t i Trong đó: i hiệu suất hộp tốc độ - Giả thiết tải trọng G sinh lực FC có vận tốc chuyển động v, tác động lên trục động Momen Mcqđ Ta có: Mcq đ d = FC  i  t Mcq đ = FC  F   C i  t    d     i  t Trong đó:   Ví dụ 1: Hãy tính Momen cản tải trọng dây cáp trục động cơ, biết cấu nâng hạ có sơ đồ động học hình vẽ Trong truyền gồm cặp bánh có tỷ số truyền i = 5, trọng lượng vật nâng G = 10kN, trọng lượng dây cáp GC = 10%G, tốc độ nâng v = 16,5 m/s, hiệu suất cặp bánh 0,95, hiệu suất trống tời 0,93, đường kính trống tời Dt = 0,6m Hình 1-2 Sơ đồ động học cấu nâng hạ hàng Giải Lấy tốc độ tính tốn tốc độ động ω moomen động M gi nguyên -Tổng trọng lượng nâng hạ: Gt= G + Gc = 10+ = 11 (KN) = 11000 (N) - Mô men cản tổng trọng lượng gây trống tời: 10 Trong đó: Tư = Lư/Rư - số thời gian điện từ mạch phần ứng Tc = J/β = (J.Rư)/(Kư)2 - số thời gian học ωxl = ωo - ∆ωc = ω0 - (Iư.Rư)/KΦ - tốc độ xác lập Phương trình đặc tính Tư.Tc.p2 +Tc.p + = Giải ta có nghiệm: + Nếu: Tc ≥ 4T− có nghiệm thực âm Và ω(t) biến thiên theo quy luật hàm mũ + Nếu: Tc < 4Tư có nghiệm phức (phần thực âm) Trong đó: khởi động hệ truyền động điện 3.1.Quá trình độ mở máy Xét QTQĐ học khởi động với M(ω) tuyến tính, Mc(ω) = const: 72 Hình 5-4 Các sơ đồ đặc tính khởi động Để đơn giản, ta xét QTQĐ khởi động cấp điện trở phụ mạch rơto động điện chiều kích từ độc lập khởi động m = cấp: có giai đoạn QTQĐ khởi động: Hình 5-5 Các đặc tính khởi động với m = Giai đoạn 1: đoạn (ab): Trên đó: Rưf = Rưf1 + Rưf2 => R1 = Rư + Rưf1 + Rưf2 73 Điều kiện ban đầu: điểm (a): ωbđ1 = ; Mbđ1 = M1 ; Điều kiện xác lập: ωxl1 = ω xác định theo đặc tính ; Mxl1 = Mc ; Theo điều kiện phương trình (5-6), (5-7) ta có phương trình QTQĐ giai đoạn này: Khi ω = ω1 : tính theo (5-13a) t = t1 ; M = M2 chuyển sang giai đoạn 2: Giai đoạn 2: đoạn (bcd): Trên đó: Rưf = Rưf2 => R2 = Rư + Rưf2 Theo đặc tính : Điều kiện ban đầu: điểm (c): ωbđ2 = ω1 ; Mbđ2 = M1 ; Điều kiện xác lập: ωxl2 = xác định theo đặc tính ; Mxl2 = Mc ; Theo điều kiện phương trình (5-6), (5-7) ta có phương trình QTQĐ giai đoạn này: Khi ω = ω2 : tính theo (5-13b) t = t2 ; M = M2 chuyển sang giai đoạn 3: Giai đoạn 3: Rưf = => R3 = Rư = Rư∑ Theo đặc tính TN: Điều kiện ban đầu: điểm (e): ωbđ3 = ω2 ; Mbđ3 = M1 ; Điều kiện xác lập: ωxl3 = ωxl; Mxl3 = Mc ; Theo điều kiện phương trình (5-6), (5-7) ta có phương trình QTQĐ giai đoạn này: 74 Khi ω ≈ ωxl; M ≈ Mc xem kết thúc QTQĐ khởi động Dựa vào phương trình QTQĐ ω(t)i; M(t)i giai đoạn ta vẽ đặc tính ω(t); M(t) khởi động với m = hình 5-6 2.2 Tính tốn thời gian mở máy Tính: tkđ = tqđ = t1 + t2 + t3 Có m cấp khởi động có (m + 1) giai đoạn QTQĐ khởi động, từ phương trình M(t) ta tính được: Xây dựng I(t): Đối với DMđt: + Đối với ĐKdq: từ M(t), đặc tính M(ω), I(ω), tính tương ứng Mi, suy Ii(Mi), cuối ta có Ii(ti) vẽ I(t) CÂU HỎI ƠN TẬP 1.Trình bầy nội dung đặc tính động truyền động điện? 2.Trình bày trình độ học, độ điện-cơ hệ truyền động điện vòng hở.? 3.Giải thích quan hệ thời gian đại lượng điện-cơ hệ truyền động điện.? Tính tốn thời gian mở máy trình độ? 5.Tính tốn thời gian hãm q trình độ? 75 CHƯƠNG CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MH 19.05 Giới 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 nh ng 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 công việc Phương pháp chung để chọn công suất động 1.1.Điều kiện ban đầu 1.1.1 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 = (1   ) Pc  = (1  đm ) Pc đm Pcđđ (Nếu chế độ định mức) Công suất tổn hao gồm ba phần: - Tổn hao ma sát ổ bi Roto quay khơng 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 dòng chạy qua Roto, Stator -> phụ thuộc vào tải -> Tổn hao thuộc loại tổn hao biến đổi, chiếm tỉ lệ lớn P : Vậy P = P khơng 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 t0 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 việc, t0 động không tăng n a mà đạt trị số ổn định Lúc đó, nhiệt lương tỏa mơi trường đơn vị thời gian nhiệt lượng sinh động Đó trạng thái cân động nhiệt động cơ: 76 1.1.2 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 gi a 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 gi a 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 + Adt (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) ơđ = C P : Nhiệt sai ổn định ; : Hằng số thời gian đốt nóng : = (thực A A chất, nghiệm là:  = ôđ + (bđ- ôđ) 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 trình nguội lạnh ơđ q trình phát nóng Từ đó, ta xây dựng đường cong phát nóng nguội lạnh: 1.2 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 (khô 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 u cầu, xem có hay khơng điều chỉnh tốc độ, có cấp hay vơ cấp 77 - 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 ch a 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 mômen Mđ có khả khắc phục mơmen sau: Mơmen 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 tốn * Điều kiện ban đầu - Phải có biểu đồ phụ tải cấu sản xuất: Mc = f1(t) Pc = f2(t) nhiệt lượng tiêu hao Q= f3(t) hay dịng 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 toán Trước hết vào biểu đồ phụ tải tĩnh: Mc = f(t), tính mơmen trung bình theo n biểu thức: M tb  M t i 1 n t i 1 i i i Sau đó, chọn sơ động có Mđm  Mtb - Tính mơmen động: Mđg ( xuất trình độ: Mở, hãm, đảo chiều quay động v.v…): M đg  M Đ  M c  J ht d  J ht  tg dt Jht: Mơmen qn 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 khơng thoả mãn => Chọn lại động Để khẳng định chắn việc tính chọn sơ cơng suất động chấp nhận được, ta cần phải kiểm nghiệm lại việc tính chọn u cầu kiểm nghiệm: 78 - 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 không đượt vượt tổn thất công suất định mức động nghĩa nhiệt độ cuộn dây không vượt nhiệt độ cho phép Tổn thất cơng 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 Trong đó: Pđm xác định từ trước: Pdm  Pdm   dm  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 cơng suất động phụ tải Pi xác định Pi  Pi i i ; i = 1, 2, 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 n Chú ý: Với quạt gió tự làm mát, Ptb   P t i i i 1   t k    t o   tu 79 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 dòng điện đẳng trị: I đt 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: ( K  b.I12 ).t1  ( K  b.I 22 ).t   ( K  b.I n2 ) Ptb = K + b.I đt = 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.cos2 Ta cần phải có 2 = const cos2 = const Công thức kiểm nghiệm: Mđt = n  M i2 ti TcK Mđm động ≥ Mđt *Phương pháp công suất đẳng trị 80 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 gi a đồ thị phụ tải, tốc độ truyền động có thay đổi lớn, q trình khởi động hãm Do cần phải tính tốn , hiệu chỉnh P(t) (Dùng TĐ tốc độ thay đổi M  P) Chọn công suất động chế độ dài hạn Đối với phụ tải dài hạn, có loại khơng đổi, có loại biến đổi 2.1 Phương pháp tính chọn 2.1.1 Phụ tải dài hạn khơng đổi: 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 2.1.2 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 Ptb  t i i Động chọn phải có: Mđm = (1  1,3).Mtb Pđm = (1  1,3).Ptb Điều kiện kiểm nghiệm: Kiểm nghiệm phát nóng, khởi động, q tải mơmen 2.1.3 Ví dụ ứng dụng Bài 1.Hãy xác định công suất động kéo máy sản xuất có đồ thị phụ tải sau: P( Kw) t (giây) 56 10 70 23 - Có tốc độ yêu cầu 1450V/phút 81 13 12 10 Bài2 Cho đồ thị phụ tải sau : M(N.m) 120 t (giây) 60 59 50 70 32 - 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 Chọn công suất động chế độ ngắn hạn Trong chế độ làm việc ngắn hạn sử dụng động dài hạn sử dụng động chuyên dùng cho chế độ làm việc ngắn hạn 3.1 Phương pháp tính chọn 3.1.1 Chọn động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn: Trong trường hợp khơng có động chuyên dụng cho chế độ ngắn hạn, ta chọn động thông 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 mơi trường τmt Rõ ràng việc gây lãng phí khơng tận dụng hết khả chịu nhiệt (tới nhiệt độ τôđ) 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 u cầu 3.1.2.Chọn động ngắn hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn: 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 Pchọn ≥ Plv hay Mchọn ≥ Mlv Nếu tlv ≠ ttc 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: 82 Đồng thời tiến hành kiểm nghiệm động theo điều kiện tải mômen mômen khởi động điều kiện phát nóng 3.1.3 Ví dụ ứng dụng Bài 1.Cho đồ thị phụ tải tĩnh máy sản xuất có tham số sau : P (Kw) 20 17 11 15 T ( giây) 15 50 30 60 100 - Hệ thống yêu cầu tốc độ 1800V/phút - Động để kéo hệ thống có : Pđm = 13KW, nđm = 1000V/phút m = 2,2 - Hãy kiểm tra tính hợp lý động Chọn công suất động chế độ 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 4.1 Phương pháp tính chọn 4.1.1 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: =  Plv  od Pdm  max  od  e t /  'v  Từ đường cong phát nóng, ta có  =  max  e t / v lv lv Trong đó: : Hằng số thời gian phát nóng   t v C ;  '  lv ;   tlv   vo A : 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 Plv yêu cầu, tlv, to từ chọn sơ cơng suất động để có  o tính ’ suy  Dùng phương pháp tính lặp cho: Plv   Pdm 83 lại 4.1.2.Chọn công suất động ngắn hạn lặp lại cho phụ tải ngắn hạn lặp Động ngắn hạn lặp lại chế tạo chuyên dùng, độ bền khí tốt, quán tính nhỏ, khả tải lớn (từ 2,53,5), đồng thời chế tạo chuẩn với % = 15%; 25%; 40%; 60% Động chọn cần thỏa mãn hai điều kiện: + Pđm chọn ≥Plv + %đm chọn phù hợp với %lv Trường hợp chưa phù hợp hiệu chỉnh lại Pđm theo công thức: Pđmchọn ≥Plv  lv %  % dmchon Chú ý: Trường hợp phụ tải biến đổi phải dùng công 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 4.2 Ví dụ ứng dụng Bài Cho đồ thị phụ tải sau : M(Nm) 230 T(s) 50 70 200 90 30 25 230 50 73 40 - Có tốc độ yêu cầu nyc = 720V/phút - Động kéo máy có thơng số :Pđm = 11KW, nđm = 720V/phút, Uđm= 220/380V, tqc = 60% đấu - Hãy kiểm tra công suất động Bài 5.Hãy xác định công 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 84 Bài Công suất động 14KW, tqc = 60% Kiểm tra công suất động theo đồ thị phụ tải tĩnh cho Nếu gi 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 = 720 V/phút Động kéo máy có số liệu sau : Pđm= 16 Kw, nđm= 720 V/phút, Uđm = 230/380V, tqc = 40% đấu Hãy kiểm nghiệm công suất động CÂU HỎI ÔN TẬP 1.Trình bày phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt? 2.Trình bày phương pháp chọn công suất động cho truyền động khơng điều chỉnh tốc độ? 3.Trình bày phương pháp chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ? Trình bày phương pháp kiểm nghiệm cơng suất động ? 85 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 86 ... tính động hệ truyền động điện 1.Đặc tính động truyền động điện 2.Quá độ học, độ điện hệ truyền động điện 3.Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy Chương Chọn công suất động cho hệ truyền. .. tính động hệ truyền động điện 2 Quá độ học, độ điện hệ truyền động điện 3 Khởi động hệ truyền động điện Chương 5: Chọn công suất động cho hệ truyền động điện 1 Phương pháp chung để chọn công. .. chung hệ truyền động điện 1.Khái quát hệ truyền động điện 2.Phụ tải hệ truyền động điện Chương 1.Cơ học truyền động điện 1.Các khâu khí truyền động điện, 2.Đặc tính máy sản xuất, động điện 3.Các