Bài giảng cơ sở truyền động điện chương 5 2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HỐ ThS KHƯƠNG CƠNG MINH HỌC PHẦN: CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHƯƠNG Đà nẵng 2021 CHƯƠNG 5: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 5.2 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = CONST VÀ MĐỘNG() LÀ TUYẾN TÍNH: • 5.2.3 Q trình q độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược: + CKT  o B + Ư Rưf Rưf - bđ  C M1 M2 a) A TN Mc M Đ c) B  + Ư CKT Rưf b) C5-2 - B Rưf C M1 M2 bđ A TN bđ TN R2f R2f M1 Mc A C M2 Mc M M Hình 5-6: Các sơ đồ, đặc tính hãm ngược động ĐMđl, ĐMnt, ĐKdq 5.2 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = CONST VÀ MĐỘNG() LÀ TUYẾN TÍNH: • 5.2.3 Q trình q độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược: • Hãm ngược, động điện chiều (ĐM) thay đổi cực tính điện áp phần ứng, cịn động khơng đồng pha (ĐCKĐB) thay đổi thứ tự pha điện áp stato, dịng hãm ban đầu lớn nên cần phải thêm điện trở phụ (Rưf R2f) để hạn chế dịng điện hãm khơng vượt q dịng cho phép (Ih.bđ  Icp) • Cũng tính tốn q trình khởi động, q trình hãm đặc tính phi tuyến ĐMnt hay ĐKdq thay đoạn đặc tính tuyến tính hố (đường ) từ -M1 đến -M2 hình 5-7a C5-2 • 5.2.3 Q trình độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược:  bđ B (sc) (stn1)     tn1  Mh.bđ - M1   C -M2  M,I bđ Mc (t) Tc Mc M1 M - M2 t thn M(t) Mh.bđ = -M1 a) xl xl b) Tc Hình 5-7: Đặc tính (a) độ hãm ngược (b) C5-2 5.2 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = CONST VÀ MĐỘNG() LÀ TUYẾN TÍNH: • 5.2.3 Q trình độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược: • Phương trình đoạn thẳng  có dạng: (5-35) • Mơmen hãm ban đầu có giá trị cực đại: Mh.bđ = - M1  Mcp , (M1  2,5Mđm) Khi biết giá trị dịng điện cho phép, ta xác định điện trở phụ thêm vào để hạn chế dòng hãm ban đầu: (5-36) • Trong đó: Ebđ s.đ.đ ban đầu động hãm C5-2 • 5.2.3 Q trình q độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược: • Đối với ĐMđl, thời điểm ban đầu trình hãm, s.đ.đ E giữ ngun giá trị trước đó: • Ebđ = U - Ic.Rư (5-37) • Đối với ĐMnt, thời điểm ban đầu q trình hãm, dịng điện phần ứng từ thơng thay đổi đồng thời, lúc đó: • Ebđ = K(Icp).bđ (5-38) • Trị số K(Icp) xác định từ phương trình cân điện áp phần ứng với I = Icp đặc tính tự nhiên: (5-39) • Trong đó: tn1 tốc độ đặc tính tự nhiên I = Icp C5-2 • 5.2.3 Q trình q độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược: • Do đó: (5-40) • + Điểm cuối trình hãm xác định giá trị M2 (hoặc I2)  = • Đối với ĐMnt, M2 xác định nhờ trị số dòng tương ứng: (5-41) • Theo giá trị I2 đặc tính vạn ĐMnt: E M   K  I M2 • Ta xác định được: M  I  I2 C5-2 (5-42) (5-43) • 5.2.3 Quá trình q độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược: • Đối với động KĐB, điện trở phụ mạch rôto xác định từ quan hệ tỉ lệ độ trượt điện trở M1 = const: (5-44) • Trong đó: sbđ = (2 - sc) độ trượt ban đầu hãm • sc độ trượt trạng thái xác lập trước hãm • stn1 độ trượt đặc tính tự nhiên M1 = const • Khi đó: R2 f C5-2   sc     1.R2  stn1  (5-45) • 5.2.3 Q trình q độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược: • + Đối với động KĐB, mômen M2  = (s = 1) xác định theo công thức: M2  2M t st btr  (5-46) st btr • Trong đó: st.btr - hệ số trượt tới hạn đặc tính biến trở: st btr  st tn  R2  R2 f R2 (5-47) • Với: st.tn độ trượt tới hạn đặc tính tự nhiên C5-2 • 5.2.3 Q trình q độ học hãm: • 5.2.3.1 Xét QTQĐ học hãm ngược: • Trong q trình hãm, biến thiên tốc độ mômen xác định theo công thức (5-12), (5-13) Vì từ (5-35): (5-48) (5-49) (5-50) • Trong đó: • (5-51) Tc số thời gian học hãm C5-2 10 5.4 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • 5.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: • * Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có: • + Giai đoạn 1: < t < to ; M < Mc ;  = ; uBĐ(t) = ku.t (5-89) • Vậy, mơmen tăng tỉ lệ bậc với thời gian Và điểm làm việc động dịch chuyển mặt phẳng [, M] theo trục hồnh hình 5-14a (5-90) • Khi t = to, kết thúc giai đoạn 1: C5-2 36 5.4 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • • • • • • 5.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: * Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có: + Giai đoạn 2: to  t  t1 ; M  Mc ;   ; uBĐ(t) = ku.t Tại t = to : M = Mc : o(to) = BĐ.to = c ; c = Mc /  - độ sụt tốc động M = Mc Điểm làm việc dịch chuyển từ đặc tính sang đặc tính khác theo quy luật (đường có mủi tên hình 4-14a) • Dời gốc toạ độ tới t = to, lúc tính thời gian t’ = t - to: • Phương trình vi phân: (5-91) • Trong đó: C5-2 (5-92) 37 5.4 Q TRÌNH Q ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • • • • 5.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: * Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có: + Giai đoạn 2: to  t  t1 ; M  Mc ;   ; uBĐ(t) = ku.t - Nghiệm riêng (5-91): (5-93) • Hệ số B xác định theo (5-82) thay r vào đồng hệ số: (5-94) • Ta có: B = - Tc BĐ • - Nghiệm tự do: (5-95) • - Nghiệm tổng quát: (5-96) C5-2 38 5.4 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • • • • 5.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: * Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có: + Giai đoạn 2: to  t  t1 ; M  Mc ;   ; uBĐ(t) = ku.t Khi t’ =  = nên C = Tc BĐ ta có: (5-97) • Trong giai đoạn này: (5-98) • Khi t = t1, uBĐ(t) = UBĐ.đm, o(t) = o.đm, kết thúc giai đoạn C5-2 39 5.4 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • • • • • • 5.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: * Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có: + Giai đoạn 3: t1  t ; M  Mc ;  > ; Điện áp biến đổi lúc này: uBĐ(t) = UBĐ.đm = const; Dời gốc toạ độ tới t = t1, lúc tính thời gian t” = t - t1: Tương tự QTQĐ học điện áp nguồn không đổi, áp dụng kết ta có phương trình: (5-99) (5-100) (5-101) C5-2 40 5.4 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • • • • 5.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: * Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có: + Giai đoạn 3: t1  t ; M  Mc ;  > ; Điều kiện ban đầu: (5-102) (5-103) • Sự biến thiên (t) M(t) trình bày hình 5-14 • Từ (5-103) ta có: (5-104) • Và: (5-105) C5-2 41 5.4 Q TRÌNH Q ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • 5.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: • * Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có: • Ta thấy rằng, QTQĐ khởi động mơmen động Mđg gia số  không phụ thuộc Mc mà phụ thuộc vào BĐ Tc Như cho trước hệ thống TĐĐ có Tc = const cịn lại BĐ, ta điều khiển QTQĐ cách tuỳ ý khơng phụ thuộc vào phụ tải • * Đối với QTQĐ hãm đảo chiều: có Mđg  tương tự trên, giảm o(t) cách tuyến tính Mc = const ta có BĐ < • Ta lựa chọn quy luật biến thiên uBĐ(t) để tạo đặc tính mong muốn QTQĐ hệ thống TĐĐ C5-2 42 5.4 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • 5.4.1 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện chiều: • * Để đơn giản, xét QTQĐ khởi động BBĐ - ĐM có:  o.đm  M xl o(t) c m Mm o.đm Tc xl 5% M(t) M(t) 5% Mc o(t) (t) Tc (t) Mc Mm M to t1 tkđ t tqđ = tkđ C5-2 Hình 5-14: Đặc tính (M), quỹ đạo pha, (t) M(t) 43 5.4 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ CƠ HỌC KHI UNGUỒN = VAR: • 5.4.2 Hệ thống Bộ biến đổi - động điện xoay chiều: • Trường hợp hệ thống biến tần (BT) - động không đồng (ĐCKĐB), tác động điều khiển làm thay đổi điện áp tần số BT theo quy luật (thơng thường theo quy luật uBT/fBT = const) • Giả thiết bỏ qua ảnh hưởng sóng điều hịa bậc cao BT đến đặc tính Nhịp độ biến thiên uBT fBT đảm bảo cho: M < Mt (tức động làm việc đoạn đặc tính có s < st) Khi đó, thay đổi điện áp điều khiển BT đặc tính coi đường thẳng song song • Với giả thiết trên, hệ thống BT - ĐCKĐB xem hệ tuyến tính, nên ta dùng phương trình tuyến tính hệ BBĐ - ĐM để khảo sát cho hệ BT - ĐCKĐB • C5-2 Lúc này: fBT = kf.t ; và: BT = do/dt = (2/p).kf; (5-106)44 5.5 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN - CƠ TRONG HỆ TĐĐ: • Đối với hệ mà động có điện cảm lớn số thời gian điện từ lớn, ta phải xét QTQĐ có Tc Tđt, gọi QTQĐ điện - hệ thống TĐĐ • Ví dụ, khởi động trực tiếp động ĐMđl, Nếu khơng có điện cảm Lư mạch phần ứng xảy tượng đầu dòng điện phần ứng tăng vọt lên trị số dòng ngắn mạch sau giảm dần theo quy luật hàm mũ • Nhưng thực tế, có Lư nên dịng điện khơng tăng đột biến Và QTQĐ diễn khác + Uư Iư a) C5-2 E Rư, Lư - + Uư Iư Rư Lư - E b) Hình 5-15: Sơ đồ mạch phần ứng ĐM sơ đồ thay 45 5.5 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN - CƠ TRONG HỆ TĐĐ: • Phương trình đặc tính độ mạch phần ứng: (5-107) • Mặt khác: (5-108) • Nên: (5-109) • Suy ra: (5-110) • Đạo hàm (5-110) ta có: (5-111) C5-2 46 5.5 Q TRÌNH Q ĐỘ ĐIỆN - CƠ TRONG HỆ TĐĐ: • Thay (5-110), (5-111) vào (5-107) ta có: (5-112) • Biến đổi, ta có: • Trong đó: (5-113) Là số thời gian điện từ mạch phấn ứng Là số thời gian học Là độ cứng đặc tính Là tốc độ xác lập • Phương trình đặc tính (5-113): (5-114) C5-2 47 5.5 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN - CƠ TRONG HỆ TĐĐ: • Giải (5-114) ta có nghiệm: (5-115) • + Nếu: Tc < 4Tư (5-115) có nghiệm thực âm: (5-116) • Và (t) biến thiên theo quy luật hàm mũ • + Nếu: Tc < 4Tư (5-115) có nghiệm phức (phần thực âm): (5-117) • Trong đó: (5-118) (5-119) • Và (t) biến thiên theo quy luật hàm bậc hai (dao động) C5-2 48 5.5 QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN - CƠ TRONG HỆ TĐĐ: • Đồ thị (t) biến thiên theo quy luật hàm mũ hàm bậc hai (dao động)   xl xl (t) (t) a) t b) t Hình 5-1: a) (t) có dạng hàm mũ b) (t) có dạng dao động bậc hai C5-2 49 CÂU HỎI ƠN TẬP (Chương 5) • 5) Phương trình đặc tính QTQĐ học HT TĐĐ điện áp nguồn không thay đổi mô men động theo tốc độ tuyến tính tương ứng với trường hợp hãm ngược, hãm động ? • 6) Phương trình đặc tính QTQĐ học HT TĐĐ điện áp nguồn thay đổi ? • 7) Phương trình đặc tính QTQĐ điện - học HT TĐĐ ? C5-2 50