Bài giảng cơ sở truyền động điện chương 6

ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện CHƯƠNG CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG Muốn hệ thống truyền động điện (HT TĐĐ) làm việc tiêu kỹ thuật, kinh tế an toàn, cần chọn động điện Nếu chọn động không phù hợp, công suất động lớn, làm tăng giá thành, giảm hiệu suất truyền động giảm hệ số công suất cos Ngược lại, chọn động có cơng suất q nhỏ so với u cầu động khơng làm việc bị tải dẫn đến phát nóng nhiệt độ cho phép gây cháy giảm tuổi thọ động Khi chọn động phải vào trị số chế độ làm việc phụ tải; phải xét đến phát nóng động lúc bình thường lúc tải Khi máy điện làm việc phát sinh tổn thất công suất P tổn thất lượng: 𝑊 = ∫ 𝑃 𝑑𝑡 (6-1) Tổn thất đốt nóng máy điện Nếu máy điện khơng có trao đổi nhiệt với mơi trường nhiệt độ máy điện tăng đến vơ làm cháy máy điện Thực tế q trình làm việc, máy điện có trao đổi nhiệt với mơi trường nên nhiệt độ tăng đến mội giá trị ổn định Đối với vật thể đồng ta có: 𝑃 𝑑𝑡 = 𝐶 𝑑 + 𝐴  𝑑𝑡 (6-2) Trong đó:  = (tomđ - tomt) nhiệt sai (độ chênh nhiệt độ máy điện mơi trường, tính theo độ oC) tomđ nhiệt độ máy điện (oC) tomt nhiệt độ môi trường (oC) A hệ số toả nhiệt máy điện (Jul/ cal.oC) C nhiệt dung máy điện (Jul/ oC) dt khoảng thời gian nhỏ (s) Giải phương trình (6-2) ta được: + Q trình đốt nóng máy điện làm việc (nhiệt sai tăng):  = ôđ + (𝑏đ − ôđ ) 𝑒 −𝑡⁄ Trang 155 (6-3) ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện + Các đường cong phát nóng nguội lạnh máy điện:    ôđ bđ bđ ôđ a) 3 o 3o t t b) Hình 6-1: Đường cong phát nóng (a) nguội lạnh (b) tổng qt Trong đó: ơđ = Q/A nhiệt sai ổn định máy điện t =  Q nhiệt lượng máy điện (Jul/ s) bđ nhiệt sai ban đầu t =  = C/A số thời gian đốt nóng Khi t = bđ = (tức ban đầu tomđ = tomt) thì:  = ơđ (1 − 𝑒 −𝑡⁄ ) (6-4) + Quá trình nguội lạnh máy điện ngừng làm việc (nhiệt sai giảm):  = 𝑏đ 𝑒 −𝑡⁄𝑜 (6-5) Trong đó: o số thời gian nguội lạnh    ôđ bđ bđ ơđ 3 t 3o o a) b) Hình 6-2: a) Đường cong phát nóng bđ = b) Đường cong nguội lạnh ôđ = Trang 156 t ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện * Các chế độ làm việc hệ phân loại theo  có loại: + Chế độ dài hạn: có tải lâu dài, c.tải = ơđ (hình 6-3a) + Chế độ ngắn hạn: Trong thời gian có tải: c.tải < ơđ hình 6-3b + Chế độ ngắn hạn lặp lại: lúc có tải: c.tải < ơđ , cịn lúc dừng k.tải  bđ hình 6- 3c, (c.tải  tlv , k.tải  tn ) P  P  Pc P  Pc Pc ôđ Pc Pc ôđ ôđ max (t) (t) max (t) t (t) (t) t t tlv a) tlv tn b) c) Hình 6-3: Phân loại chế độ làm việc theo  6.2 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG VÀ CÁC BƯỚC CHỌN ĐỘNG CƠ 6.2.1 Các tiêu chất lượng 6.2.1.1 Chỉ tiêu kỹ thuật: Động chọn phải thích ứng với mơi trường làm việc: Tùy theo mơi trường: khơ - ướt, - bẩn, nóng - lạnh, hóa chất ăn mịn, dễ nổ, , mà chọn động kiểu: hở - kín, chống nước, chống mặn, chống hóa chất, chống nổ, nhiệt đới hố, Động chọn phải thoả mãn điều kiện phát nóng làm việc bình thường tải (đây điều kiện bản): 𝑜 𝑜 đ𝑐 ≤ 𝑐𝑝 ; ℎ𝑎𝑦: 𝑡đ𝑐 ≤ 𝑡𝑐𝑝 (6-6) 𝑜 (𝑡𝑐𝑝 phụ thuộc vật liệu chế tạo kết cấu loại động cơ) Động chọn phải đảm bảo tốc độ yêu cầu: tốc độ định mức, có điều chỉnh tốc độ hay không, phạm vi điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh trơn hay điều chỉnh có cấp Chọn loại động thơng dụng hay động có điều chỉnh tốc độ Chọn loại động xoay chiều hay động chiều Động chọn phải đảm bảo khởi động, hãm, đảo chiều tốt Trang 157 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 6.2.1.2 Chỉ tiêu kinh tế Động chọn phải làm việc với hiệu suất kinh tế cao, vốn đầu tư bé, chi phí vận hành ít, bảo quản sửa chữa thấp, sử dụng hết công suất 6.2.2 Các bước chọn cơng suất động Để tính chọn cơng suất động cần phải biết số yêu cầu bản: - Đặc tính phụ tải Pyc(), Myc(), đồ thị phụ tải Pc(t), Mc(t), c(t) - Phạm vi điều chỉnh tốc độ D: min max - Loại động định chọn (xoay chiều, chiều, đặc biệt) - Phương pháp điều chỉnh dùng biến đổi hệ thống Điều kiện chọn: 𝑀đ𝑐 ≥ 𝑀𝑐 + 𝑀𝑐𝑜 + 𝑀đ𝑔 (6-7) Các bước tiến hành chọn công suất động cơ: 6.2.2.1 Bước Căn Mc(t) Pc(t), Ic(t), Mc Mc hình 6-4a , tính mơ men trung bình: a) ∑𝑛 𝑀𝑐.𝑖 𝑡𝑖 𝑀𝑐.𝑡𝑏 = Mco Mco (6-8) ∑𝑛 𝑡𝑖 t t1 Dựa vào sổ tay tra cứu, sơ t2 t3 n chọn động có: b) Mđm.chọn  Mc.tb  (6-9) tkđ Mđm.chọn - mô men định mức động chọn Mđg 6.2.2.2 Bước c) Tính mơ men động (trong txl  th t t trình độ) dựa vào (t): 𝑀đ𝑔 = 𝐽 9,55 ∙ 𝑑𝑛 𝑑𝑡 = 𝐽 9,55 ∙ 𝑡𝑔𝛼 (6-10) Mc.đg Trong đó:  góc nghiêng n(t) Mmax hình 6-4b q trình q độ d) J mơ men quán tính hệ t thống quy đổi trục động Vẽ biểu đồ Mđg(t) hình 6-4c Hình 6-4: Đồ thị bước chọn Pđ.cơ Trang 158 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 6.2.2.3 Bước Vẽ biếu đồ phụ tải động Mc.đg(t) hình 6-4d: 𝑀𝑐.đ𝑔 = 𝑀𝑐 + 𝑀𝑐𝑜 + 𝑀đ𝑔 (6-11) 6.2.2.4 Bước Dựa vào Mc.đg(t) tiến hành kiểm tra khả tải động theo: 𝑀 𝑀đ𝑚 ≥ 𝑀𝑚𝑎𝑥 Điều kiện: (6-12) Động thường: M = Động ĐKdq : M =  Động ĐKls : M = 1,8  Động ĐKrs, 2ls : M = 1,8  2,7 6.2.2.5 Bước Cuối kiểm tra lại công suất động theo điều kiện phát nóng (cụ thể khảo sát phần sau) - Nếu sau kiểm tra mà khơng thoả mãn điều kiện phát nóng tải phải chọn lại động cơ; thường tăng công suất động lên cấp * Gần đúng: bỏ qua trình độ coi Mđg  Như cần Mc(t) tĩnh, tính Mtb(t) chọn sơ động cơ, sau kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng theo biểu đồ phụ tải tĩnh 6.3 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI KHÔNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 6.3.1 Chọn động điện làm việc dài hạn 6.3.1.1 Chọn động phục vụ phụ tải dài hạn không đổi Dựa vào Pc(t) Mc(t) Pc quy đổi trục động Pc(t) Ví dụ hình 6-5 loại phụ tải dài hạn, dựa vào sổ tay, chọn động có: Pđm  Pc ; Hình 6-5: Phụ tải dài hạn khơng đổi Thơng thường chọn: Pđm = (1  1,3).Pc ; t (6-13) (6-14) Không cần kiểm nghiệm tải mô men, cần kiểm nghiệm điều kiện khởi động phát nóng Trang 159 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 6.3.1.2 Chọn động phục vụ phụ tải dài hạn biến đổi Mc Mc2 Mc2 Mc4 Mci Mc1 Mc1 Mc3 t t1 t2 t3 t4 ti to t1 tck Hình 6-6: Phụ tải dài hạn biến đổi Các bước tiến hành chọn động mục 6.2, trình bày bước chọn cơng suất động theo trị trung bình: 𝑀𝑐.𝑡𝑏 = 𝑃𝑐.𝑡𝑏 = ∑𝑛 𝑀𝑐.𝑖 𝑡𝑖 ∑𝑛 𝑡𝑖 ∑𝑛 𝑃𝑐.𝑖 𝑡𝑖 ∑𝑛 𝑡𝑖 (6-15) (6-16) Động chọn phải có: Mđm = (1  1,3 )Mc.tb (6-17) Pđm = (1  1,3)Pc.tb (6-18) Điều kiện kiểm nghiệm: theo điều kiện phát nóng, tải mô men khởi động 6.3.2 Chọn động điện làm việc ngắn hạn 6.3.2.1 Chọn động dài hạn làm việc cho phụ tải ngắn hạn Nếu chọn Pdh.đm  Pc.nh  < cp , không sử dụng hết khả chịu nhiệt động Vậy chọn cơng suất Pdh.đm < Pc.nh ! Giả sử động dài hạn có Pdh.đm Mdh.đm Khi làm việc chế độ ngắn hạn với thời gian tlv tăng phụ tải đến: Pc.nh = .Pdh.đm (6-19) Mc.nh = .Mdh.đm (6-20) Trang 160 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Pc  Khi phải tính tốn thời gian làm việc cho phát nóng động đạt giá trị cho phép (để tận dụng hết khả chịu nhiệt động cơ) Pc.nh Với động dài hạn (đường 1): ôđ1 = 𝑃𝑑ℎ.đ𝑚 𝐴 = 𝑐𝑝 ôđ1 = cp (6-21) Khi chọn động dài hạn có cơng suất nhỏ phụ tải ngắn hạn thì: ơđ2 = 𝑃𝑐.𝑛ℎ 𝐴 > ơđ1 = 𝑐𝑝 ơđ2 (6-22) t tlv Hình 6-7: Phụ tải ngắn hạn Muốn  tiến tới ôđ1 = cp thời gian làm việc tlv dựa vào phương trình đường cong phát nóng với điều kiện ban đầu bđ = 0, ta có: ơđ1 = ơđ2 (1 − 𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ ) = 𝑃𝑐.𝑛ℎ 𝐴 (1 − 𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ ) = 𝑐𝑝 (6-23) Hệ số tải nhiệt chọn Pdh.đm < Pc.nh là: 𝑞𝑛 = 𝑃𝑐.𝑛ℎ 𝑃𝑑ℎ.đ𝑚 = ôđ2 ôđ1 = (1−𝑒 −𝑡𝑙𝑣 ⁄) (6-24) Mặt khác ta có: 𝑃𝑑ℎ.đ𝑚 = 𝑃𝑐.𝑛ℎ (1 − 𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ ) Rút ra: 𝑡𝑙𝑣 =  𝑙𝑛 ( 𝑃𝑐.𝑛ℎ 𝑃𝑐.𝑛ℎ−𝑃𝑑ℎ.đ𝑚 ) (6-25) (6-26) Hệ số dòng chọn Pdh.đm < Pc.nh là: 𝑞𝑑 = Mặt khác: 𝑞𝑛 = 𝐼𝑐.𝑛ℎ 𝐼𝑑ℎ.đ𝑚 = 𝑃𝑐.𝑛ℎ 𝑃𝑑ℎ.đ𝑚 𝑃𝑐.𝑛ℎ (6-27) 𝑃𝑑ℎ.đ𝑚 (𝐾+𝑉 ) = (𝐾+𝑉 𝑐.𝑛ℎ ) = 𝑑ℎ.đ𝑚 (𝐾+𝑞𝑑 𝑉𝑑ℎ.đ𝑚 ) (𝐾+𝑉𝑑ℎ.đ𝑚 ) (6-28) Đặt: K / Vdh.đm =  , (thường:  = 0,5  2) ta có: 𝑞𝑑 = ( +𝑞𝑑 ) ( +1) 1+.𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ 𝑞𝑑 = √ 1+𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ Trang 161 (6-29) (6-30) ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Và cuối ta chọn động dài hạn phục vụ cho phụ tải ngắn hạn: 𝑃𝑑ℎ.đ𝑚.𝑐ℎọ𝑛 ≥ 𝑃𝑐.𝑛ℎ (6-31) 𝑞𝑑 6.3.2.2 Chọn động ngắn hạn phục vụ phụ tải ngắn hạn Động ngắn hạn chế tạo có thời gian làm việc tiêu chuẩn là: ttc =15, 30, 60, 90, (phút) Như ta phải chọn: tlv = ttc (6-32) Pđm.chọn  Plv.nh (6-33) Nếu tlv  ttc sơ chọn động có ttc Pđm gần với giá trị tlv Pc.nh Sau xác định tổn thất động Pđm với công suất Pđm, Pc.nh với Pc.nh Quy tắc chọn động là: (1+.𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄) 𝑃đ𝑚.𝑐ℎọ𝑛 ≥ (1+.𝑒 −𝑡𝑡𝑐⁄) ∙ 𝑃𝑐.𝑛ℎ (6-34) Đồng thời tiến hành kiểm nghiệm động theo điều kiện tải mômen, mômen khởi động điều kiện phát nóng 6.3.3 Chọn động làm việc ngắn hạn lặp lại 6.3.3.1 Đồ thị phụ tải đường cong phát nóng: Sau số chu kỳ làm việc, (t) dao động khoảng min  max : Trong khoảng tlv :  = ôđ − (ôđ − 𝑚𝑖𝑛 ) 𝑒 −𝑡⁄ (6-35) Trong khoảng tn :  = 𝑚𝑎𝑥 𝑒 −𝑡⁄𝑜 (6-36) Ta tính max min : 𝑚𝑎𝑥 = ơđ (1 − 𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ ) + 𝑚𝑖𝑛 𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ (6-37) 𝑚𝑖𝑛 = 𝑚𝑎𝑥 𝑒 −𝑡𝑛⁄𝑜 (6-38) 1−𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ 𝑚𝑎𝑥 = ôđ [ 1−𝑒 𝑚𝑖𝑛 = ôđ [ ] (6-39) ] ∙ 𝑒 −𝑡𝑛⁄𝑜 (6-40) 𝑡 𝑡 −( 𝑙𝑣 + 𝑛 )  𝑜 1−𝑒 −𝑡𝑙𝑣 ⁄ 𝑡 𝑡 −( 𝑙𝑣 + 𝑛 ) 1−𝑒  𝑜 Nếu  = o thì: 1−𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ 𝑚𝑎𝑥 = ơđ [1−𝑒 −𝑡𝑘𝑐⁄] (6-41) Khai triển chuỗi Furiê lấy số hạng thứ chuỗi ta có: 𝑡 𝑚𝑎𝑥 ≈ ơđ 𝑡 𝑙𝑣 = ôđ  𝑘𝑐 Trang 162 (6-42) ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện P   Pc.nhll Pc.nhll Pc.nhll cp = ôđ max (t) min (t) 0 tlv tn t Hình 6-8: Đồ thị phụ tải đường cong phát nóng 6.3.3.2 Chọn động dài hạn phục vụ phụ tải ngắn hạn lặp lại: Thường chọn động dài hạn có Pdh.đm < Pc.nhll để tận dụng khả phát nóng cho phép động Như hệ số tải nhiệt: 𝑞𝑛 = ôđ 𝑚𝑎𝑥 = 1−𝑒 −(𝑡𝑙𝑣⁄ + 𝑡𝑛⁄𝑜 ) (6-43) 1−𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ Biến đồi số mũ: ( 𝑡𝑙𝑣  𝑡 𝑡𝑛  𝑡𝑙𝑣 𝑜  𝑜  + 𝑛 ) = ∙ (𝑡𝑙𝑣 + )= ∙ (1 + 𝑡𝑛  )= 𝑡𝑙𝑣 . (6-44)  hệ số xét tới điều kiện làm mát bị thời gian nghỉ  = 0,5 động điện chiều  = 0,25 động điện xoay chiều =𝑡 𝑡𝑙𝑣 𝑙𝑣 +𝑡𝑛 số thời gian đóng điện tương đối có xét đến điều kiện làm mát bị thời gian nghỉ Cuối ta có: 𝑞𝑛 = 1−𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄. 1−𝑒 −𝑡𝑙𝑣⁄ (6-45) Chọn công suất động dài hạn phục vụ phụ tải ngắn hạn lặp lại: 𝑃đ𝑚.𝑐ℎọ𝑛 ≥ 𝑃𝑐.𝑛ℎ 𝑞𝑛 Trang 163 (6-46) ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 6.3.3.3 Chọn động ngắn hạn lặp lại phục vụ phụ tải ngắn hạn lặp lại: Động ngắn hạn lặp lại thường chế tạo chun dụng có độ bền khí cao, quán tính nhỏ (để đảm bảo khởi động hãm thường xuyên) khả qua tải lớn (từ 2,5  3,5 lần) Đồng thời chế tạo với thời gian đóng điện tiêu chuẩn là: tc% = 15%, 25%, 40% 60% Thời gian đóng điện phụ tải là: ft% Động chọn: 𝑡𝑐 % = 𝑓𝑡 % (6-47) 𝑃đ𝑚.𝑐ℎọ𝑛 ≥ 𝑃𝑐.𝑛ℎ𝑙𝑙 (6-48) Trong trường hợp tc%  ft% cần hiệu chỉnh lại cơng suất động cơ: 𝑃đ𝑚.𝑐ℎọ𝑛 ≥ 𝑃𝑐.𝑛ℎ𝑙𝑙 ∙ √ 𝑓𝑡 % (6-49) 𝑡𝑐 % Sau phải kiểm tra mơ men q tải, khởi động phát nóng 6.4 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Để tính chọn cơng suất động trường hợp cần phải biết yêu cầu sau: Đặc tính phụ tải Pyc(), Myc() đồ thị phụ tải Pc(t), Mc(t), (t) Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D = max / min Loại động định chọn (một chiều, xoay chiều, ) Phương pháp điều chỉnh biến đổi trọng hệ thống TĐĐ Hai yêu cầu nhằm xác định tham số Pyc.max Myc.max Ví dụ: Đối với phụ tải truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh có P = const (xem hình 6-9a)   max max Pc Pc Mc Mc min min Pmax Mmax Mc , P c a) b) Hình 6-9: Các đặc tính Pc() Mc() Trang 164 Mc , P c ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Ta có cơng suất u cầu cực đại: Pmax = Pđm = const, mô men yêu cầu cực đại lại phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh: Mmax = Pđm / min Đối với tải truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh tốc độ, M = const (xem hình 6-9b) Ta có: Pmax = Mđm.max Hai yêu cầu loại động loại truyền động có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Nó xác định kích thước cơng suất lắp đặt truyền động, hai yêu cầu cho biết hiệu suất truyền động đặc tính điều chỉnh Pđ.ch(), Mđ.ch() truyền động Thơng thường đặc tính điều chỉnh thường phù hợp với đặc tính phụ tải yêu cầu P yc(), Myc() (xem hình 6-10)  max Mđ.ch Pđ.ch Pyc Myc min P Mmax Mc , P c Hình 6-10: Các đặc tính Myc(), Pyc() Mđ.ch(), Pđ.ch() Tuy có trường hợp, người ta thiết kế hệ truyền động có đặc tính điều chỉnh khơng phù hợp mục đích đơn giản cấu trúc điều chỉnh Ví dụ: Đối với tải P = const, sử dụng động điện chiều, phương pháp điều chỉnh thích hợp điều chỉnh từ thơng kích từ Nhưng ta dùng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng tính chọn cơng suất động cần phải xét yêu cầu M max (như hình 6-11) Vậy cơng suất động lúc khơng phải Pđm = Pyc mà: 𝑃đ𝑚 = 𝑀đ𝑚 𝑚𝑎𝑥 = 𝑚𝑎𝑥 𝑚𝑖𝑛 ∙ 𝑃𝑦𝑐 = 𝐷 𝑃𝑦𝑐 (6-50) Như công suất đặt lớn D lần so với Pyc Mặt khác việc tính chọn cơng suất động phụ thuộc vào phương pháp điều chỉnh tốc độ, ví dụ loại động động không đồng bộ, phương pháp Trang 165 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện điều chỉnh khác có đặc tính truyền động khác nhau, phương pháp điều chỉnh điện áp dùng tiristor có hiệu suất thấp so với phương pháp điều chỉnh tần số dùng biến đổi tiristor Vì tính chọn cơng suất động bắt buộc phải xem xét tới tổn thất cộng suất P tiêu thụ công suất phản kháng Q suốt dải điều chỉnh  max Pđm = Mmax.max Pyc Pđ.ch min Myc Mmax Mc , P c Hình 6-11: Chọn động có đặc tính Pđ.ch() khơng phù hợp Do việc tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ cần phải gắn với hệ truyền động chọn trước để có đầy đủ yêu cầu cho việc tính chọn 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN Việc tính chọn cơng suất động mục coi giai đoạn chọn sơ ban đầu Để khẳng định chắn việc tính chọn chấp nhận được, ta cần phải kiểm nghiệm lại việc tính chọn u cầu kiểm nghiệm việc tính chọn cơng suất động gồm có: - Kiểm nghiệm phát nóng: ơđ  cp (6-51) - Kiểm nghiệm tải mô men: Mđm > Mc.max (6-52) - Kiểm nghiệm mô men khởi động: Mkđ  Mc.mởmáy (6-53) Ta thấy việc kiểm nghiệm theo yêu cầu tải mơ men mơ men khởi động thực dễ dàng Trang 166 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Riêng yêu cầu kiểm nghiệm phát nóng khó khăn, khơng thể tính tốn phát nóng động cách xác (vì tính phát nóng động tốn phức tạp) Tuy gần sử dụng phương pháp kiểm nghiệm phát nóng gián tiếp qua đại lượng điện sau 6.5.1 Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình: - Giả sử có đặc tính tải Pc(t) đường cong phải hình thang hố đoạn đoạn coi có Pc = const (như hình 6-12) Pc Pc2 Pc6 Pc3 Pc1 Pc5 Pc4 t1 t2 t3 t4 t5 Hình 6-12: Hình thang hố đặc tính tải Xuất phát từ phương pháp nhiệt sai cực đại (xem tài liệu tham khảo) với điều kiện xét chu kỳ xa điểm gốc toạ độ, lúc nhiệt sai động biến thiên theo quy luật xác định, ta có: bđ = cc = x Từ phương trình max(t) ta có: 𝑥 (1 − 𝑒 −𝑡𝑘𝑐⁄ ) = 𝑃1 𝐴 + + (1 − 𝑒 −𝑡1⁄ ) 𝑒 −(𝑡𝑐𝑘−𝑡1)⁄ + 𝑃2 𝐴 𝑃𝑛 (1 − 𝑒 −𝑡2⁄ ) 𝑒 −[𝑡𝑐𝑘−(𝑡1+𝑡2)]⁄ + ⋯ + (6-54) (1 − 𝑒 −𝑡𝑛⁄ ) } Xem nhiệt sai ổn định x lượng tổn thất cơng suất trung bình Ptb gây ra, ta có: 𝐴 𝑥 = 𝑃𝑡𝑏 (6-55) 𝐴 Trang 167 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Thay vào ta có: 𝑃𝑡𝑏 𝐴 (1 − 𝑒 −𝑡𝑐𝑘⁄ ) = 𝑃1 + + (1 − 𝑒 −𝑡1⁄ ) 𝑒 −(𝑡𝑐𝑘−𝑡1)⁄ + 𝐴 𝑃2 𝐴 𝑃𝑛 𝐴 (1 − 𝑒 −𝑡2⁄ ) 𝑒 −[𝑡𝑐𝑘−(𝑡1+𝑡2)]⁄ + ⋯ + (1 − 𝑒 −𝑡𝑛⁄ ) (6-56) } Khai triển hàm e lấy số hạng đầu, ta có: -x 𝑃𝑡𝑏 𝑡𝑐𝑘 𝐴 ∙  = 𝑃1 𝑡1 𝐴 ∙ +  𝑃2 𝑡2 𝐴 ∙  + ⋯+ 𝑃𝑛 𝑡𝑛 𝐴 ∙  (6-57) Với giả thiết trình làm việc: A = const,  = const, ta có: 𝑃𝑐.𝑡𝑏 = ∑𝑛 𝑃𝑐.𝑖 𝑡𝑖 ∑𝑛 𝑡𝑖 = ∑𝑛 𝑃𝑐.𝑖 𝑡𝑖 𝑡𝑐𝑘 (6-58) Và động chọn phải đảm bảo: Pđm.chọn  Pc.tb (6-59) Trong thực tế, việc tính tốn Pi , Ptb dựa vào Pc(t) (Pc) động (xem hình 6-13): Và Pđm.chọn xác định theo công thức: 𝑃đ𝑚.𝑐ℎọ𝑛 = 𝑃đ𝑚 1−đ𝑚 đ𝑚 (6-60) Đối với động có quạt gió tự làm mát biểu thức (6-55) phải tính đến khả suy giảm truyền nhiệt dừng máy, khởi động hãm, ta có: 𝑃𝑐.𝑡𝑏 =  ∑ 𝑡 ∑𝑛 𝑃𝑐.𝑖 𝑡𝑖 𝑘 + ∑ 𝑡𝑜 +∑ 𝑡𝑙𝑣 Trong đó:  hệ số giảm truyền nhiệt khởi động hãm,  = 0,75 động điện chiều,  = 0,5 động điện xoay chiều tk thời gian khởi động hãm  hệ số giảm truyền nhiệt động dừng  = 0,5 động điện chiều  = 0,25 động điện xoay chiều to thời gian nghỉ động Trang 168 (6-61) ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện Pc Pc1 Pc1 Pc3 Pc5 Pc2 Pc4 524 3 1 t1 t2 t3 tck t4 t5 t1 t Hình 6-13: Các đặc tính Pc(t) ( Pc ) 6.5.2 Kiểm nghiệm động theo đại lượng dòng điện đẳng trị Xuất phát từ biểu thức: P = K + V = K + bI2 (6-62) Trong đó: K tổn thất cơng suất không đổi V tổn thất công suất biến đổi, thường: V = bI2 I dòng điện động b hệ số tỷ lệ i I2 I1 I3 I4 I5 t t1 t2 t3 t4 Hình 6-14a: Dịng điện i(t) Trang 169 t5 ThS Khương Cơng Minh Cơ sở truyền động điện i I2 I5 I4 I6 I1 I3 I7 I8 t t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 Hình 6-14b: Cách tính gần i(t) Như tương đương với biểu thức Ptb ta có biểu thức dịng điện đẳng trị: 𝐼đ𝑡𝑟 = ∑𝑛 𝐼𝑖 (6-63)  ∑ 𝑡𝑘 + ∑ 𝑡𝑜 +∑ 𝑡𝑙𝑣 Điều kiện kiểm nghiệm: Iđtr  Iđm.chọn (6-64) Để tính giá trị Iđtr ta phải tính q trình q độ Giả thiết có kết tính dịng điện i(t), có dạng đường cong liên tục, hình 6-14a (bậc thang hố) hình 6-14b (gãy khúc hố) để tìm Ii ti Trong trường hợp đường cong i dịng điện có dạng tăng trưởng lớn hình 6-15b, Ici ta dùng công thức gần đúng: 𝐼đ𝑡𝑟 = √𝐼𝑑𝑖 𝐼𝑐𝑖 +  (𝐼)2 I = Ici - Idi Idi (6-65) (6-66) Trong đó: Idi, Ici xác định theo t ti Hình 6-15: gãy khúc hố đồ thị hình 6-15 Trang 170 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 6.5.3 Kiểm nghiệm động theo đại lượng mô men đẳng trị Phương pháp kiểm nghiệm động theo điều kiện phát nóng gián tiếp mơ men suy từ phương pháp dòng điện đẳng trị, mơ men tỷ lệ với dịng điện: M = cI (trong c hệ số tỷ lệ) Đối với động điện chiều điều kiện thoả mãn từ thông động không đổi Đối với động không đông bộ: M = CmI22cos2 (6-67) Cần phải có 2 = const, cos2 = const (tức gần tốc độ định mức động cơ) Tính mơ men đẳng trị: 𝑀đ𝑡𝑟 = √ ∑𝑛1 𝑀𝑖2 𝑡𝑖 𝑡 (6-68) Mđm.chọn  Mđtr (6-69) 𝑐𝑘 Kiểm nghiệm động cơ: 6.5.4 Kiểm nghiệm động theo đại lượng công suất đẳng trị Trong truyền động mà tốc độ động thay đổi P  M, dùng đại lượng cơng suất đẳng trị để kiểm nghiệm phát nóng ∑𝑛1 𝑃𝑖2 𝑡𝑖 Công suất đẳng trị: 𝑃đ𝑡 = √ Chọn động có: Pđm.chọn  Pđtr 𝑡𝑐𝑘 (6-70) (6-71) Trong thực tế giản đồ phụ tải, tốc độ truyền động thường thay đổi lớn trình khởi động hãm Nên cần phải tính tốn hiệu chỉnh P(t) hình 6-16 M P,  P(t) M(t) (t) t Hình 6-16: Minh hoạ cách tính tốn hiệu chỉnh P(t) Trang 171 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện CÂU HỎI ÔN TẬP (Chương 6) Các quan hệ nhiệt sai động theo thời gian  = f(t) sử dụng với mục đích ? nhịp độ tăng/giảm nhiệt sai ăn tải tháo tải động điện phụ thuộc vào thông số ? Nêu ý nghĩa số thời gian phát nóng Tn ? Đồ thị phụ tải ? Định nghĩa đồ thị phụ tải tĩnh đồ thị phụ tải toàn phần Sự khác hai loại đồ thị phụ tải ? Cơng dụng loại việc giải tốn tính chọn cơng suất động ? Đối với động điện có máy chế độ làm việc ? Đặc điểm làm việc động chế độ ? Đồ thị phụ tải loại chế độ đặc trưng thơng số ? Viết cơng thức tính tốn kiểm nghiệm phát nóng động phương pháp nhiệt sai, tổn thất cơng suất trung bình, đại lượng đẳng trị ? Công dụng phương pháp tốn chọn cơng suất động ? Các bước tính chọn cơng suất động chế độ dài hạn ? Các bước tính chọn công suất động chế độ ngắn hạn ? Các bước tính chọn cơng suất động chế độ ngắn hạn lặp lại ? Chọn động điện có điều chỉnh tốc độ Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình 10 Kiểm nghiệm động theo đại lượng dòng điện đẳng trị 11 Kiểm nghiệm động theo đại lượng mô men đẳng trị 12 Kiểm nghiệm động theo đại lượng công suất đẳng trị Trang 172