Bài giảng cơ sở truyền động điện chương 6 1

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 6: 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 không 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 C6-1 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG: • Khi máy điện làm việc phát sinh tổn thất công suất P tổn thất lượng: (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: (6-2) • Trong đó:  = (tomđ - tomt) nhiệt sai (độ chênh nhiệt độ máy điện môi trường, tính theo độ oC) C6-1 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG: • • • • • • • 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): (6-3) • 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 = • C6-1  = C/A số thời gian đốt nóng 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG: • + Các đường cong phát nóng nguội lạnh máy điện:    ôđ bđ bđ ôđ a) 3 t o b) 3o t Hình 6-1: Đường cong phát nóng (a) nguội lạnh (b) tổng quát C6-1 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG: • Khi t = bđ = (tức ban đầu tomđ = tomt) thì: (6-4) • + Q trình nguội lạnh máy điện ngừng làm việc (nhiệt sai giảm): (6-5) • Trong đó: o số thời gian nguội lạnh    bđ ôđ bđ 3 a) C6-1 t ôđ o 3o b) Hình 6-2: a) Đường cong phát nóng bđ = b) Đường cong nguội lạnh ơđ = t 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG: • * 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 , lúc dừng k.tải  bđ hình 6-3c, (c.tải  tlv , k.tải  tn ) P  P  Pc ôđ Pc ôđ (t) t C6-1 Pc Pc max max (t) a) P  Pc ôđ (t) t tlv b) c) tlv tn tck Hình 6-3: Phân loại chế độ làm việc theo  t CHƯƠNG 6: CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 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: Tuỳ theo mơi trường: khơ - ướt, - bẩn, nóng - lạnh, hố chất ăn mịn, dễ nổ, , mà chọn động kiểu: hở - kín, chống nước, chống hố chất, chống nổ, nhiệt đới hố, • Động chọn phải thoả mãn điều kiện phát nóng làm việc bình thường tải (đây điều kiện bản): đc  cp ; hay: tođc  tocp (6-6) • (tocp phụ thuộc vật liệu chế tạo kết cấu loại động cơ) C6-1 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 đảm bảo tốc độ yêu cầu: tốc độ định mức, có điều chỉnh tốc độ hay khơng, 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 • 6.2.1.2 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 C6-1 6.2 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG VÀ CÁC BƯỚC CHỌN ĐỘNG CƠ: • 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) C6-1 10 6.3 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI KHÔNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • 6.3.1 Chọn động điện làm việc dài hạn • 6.3.1.2 Chọn động phục vụ 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: n n M c.tb  M t c i i (6-15) ; n t i Pc.tb  P t c i i (6-16) n t i • 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 C6-1 17 6.3 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI KHÔNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • 6.3.2 Chọn động điện làm việc ngắn hạn • 6.3.2a Chọn động dài hạn làm việc cho phụ tải ngắn hạn Pc  • Nếu chọn Pdh.đm  Pc.nh  < cp , khơng sử dụng hết khả chịu • nhiệt động Vậy chọn cơng suất Pdh.đm < Pc.nh ! Pc.nh ôđ1 = cp (2) (1) tlv C6-1 ơđ2 t Hình 6-7: Phụ tải ngắn hạn 18 6.3 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI KHÔNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • 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 • 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) • 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) C6-1 19 • 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 • Với động dài hạn (đường 1): (6-21) • Khi chọn động dài hạn có cơng suất nhỏ phụ tải ngắn hạn thì: (6-22) • Muốn  tiến tới ơđ1 = cp thời gian làm việc tlv dựa vào phương trình đường cong phát nóng với điều kiện ban đầu bđ = 0, ta có: (6-23) C6-1 20 • 6.3.2 Chọn động điện làm việc ngắn hạn: • 6.3.2a Chọn động dài hạn làm việc cho phụ tải ngắn hạn • Hệ số tải nhiệt chọn Pdh.đm < Pc.nh là: (6-24) • Mặt khác ta có: (6-25) • Rút ra: (6-26) • Hệ số dòng chọn Pdh.đm < Pc.nh là: (6-27) C6-1 21 • 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 • Mặt khác: (6-28) • Đặt: (K / Vdh.đm) =  , (thường:  = 0,5  2) ta có: (6-29) • Và: (6-30) • Và cuối ta chọn động dài hạn phục vụ cho phụ tải ngắn hạn: (6-31) C6-1 22 • 6.3.2 Chọn động điện làm việc ngắn hạn: • 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  Pc.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: (6-34) • Đồng thời tiến hành kiểm nghiệm động theo điều kiện tải mômen, mômen khởi động điều kiện phát nóng C6-1 23 • 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 : (6-35) • Trong khoảng tn : (6-36) • Ta tính max min : (6-37) (6-38) (6-39) (6-40) C6-1 24 • 6.3.3 Chọn động làm việc ngắn hạn lặp lại • 6.3.3.1 Đồ thị phụ tải đường cong phát nóng: P   Pc.nhll Pc.nhll Pc.nhll cp = ơđ max (t) min (t) o tlv tn t tck Hình 6-8: Đồ thị phụ tải đường cong phát nóng C6-1 25 • 6.3.3 Chọn động làm việc ngắn hạn lặp lại • 6.3.3.1 Đồ thị phụ tải đường cong phát nóng • Nếu  = o thì: (6-41) • Khai triển chuỗi Furiê lấy số hạng thứ chuỗi ta có: (6-42) C6-1 26 • 6.3.3 Chọn động làm việc ngắn hạn lặp lại • 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: (6-43) • Biến đồi số mũ: (6-44) •  hệ số xét tới điều kiện làm mát bị thời gian nghỉ (ĐM   = 0,5; ĐK   = 0,25) C6-1 27 • 6.3.3 Chọn động làm việc ngắn hạn lặp lại • 6.3.3.2 Chọn động dài hạn phục vụ phụ tải ngắn hạn lặp lại • Hằng số thời gian đóng điện tương đối có xét đến điều kiện làm mát bị thời gian nghỉ: tlv  tlv   t n • Cuối ta có:  e tlv /   qn   e tlv / (6-42) • Chọn công suất động dài hạn phục vụ phụ tải ngắn hạn lặp lại: (6-43) C6-1 28 • 6.3.3 Chọn động làm việc ngắn hạn lặp lại • 6.3.3c Chọn động ngắn hạn lặp lại phục vụ phụ tải ngắn hạn lặp lại: • Động ngắn hạn lặp lại thường chế tạo chuyên dụng có độ bền khí cao, quán tính nhỏ (đảm bảo khởi động hãm thường xuyên) khả qua tải lớn (2,5  3,5 lần) • Đồng thời chế tạo với thời gian đóng điện tiêu chuẩn: • tc% = 15%, 25%, 40% 60% • 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: (6-49) • Sau phải kiểm tra mơmen q tải, khởi động phát nóng C6-1 29 CÂU HỎI ƠN 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 thông số ? C6-1 30 CÂU HỎI ƠN TẬP (Chương 6) • Viết cơng thức tính tốn kiểm nghiệm phát nóng động phương pháp nhiệt sai, tổn thất công suất trung bình, đại lượng đẳng trị ? Cơng dụng phương pháp tốn chọn cơng suất động ? • Các bước tính chọn cơng suất động chế độ dài hạn ? • Các bước tính chọn cơng suất động chế độ ngắn hạn ? • Các bước tính chọn công suất động chế độ ngắn hạn lặp lại ? C6-1 31