Bài tập truyền động điện

BÀI TẬP TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Câu 1: Trình bày nguyên lý làm việc hệ truyền động F-Đ Sơ đồ nguyên lý: 0,5 Phương trình đặc tính điều chỉnh tốc độ dùng máy phát: ω= EF R − M KΦ Đ (KΦ Đ ) ω= K F U KF R − M KΦ Đ (KΦ Đ ) Khi thay đổi UKF (hoặc iKF) ta họ đường đặc tính song song góc phần tư Góc phần tư thứ I, III động làm việc chế độ động quay thuận ngược Góc phần tư thứ II, IV động làm việc chế độ máy phát Đặc tính hãm động (EF = 0) qua gốc toạ độ 1,0 Vùng nằm trục tung (ω) đặc tính hãm động chế độ hãm tái sinh (ω > ω0) (Chế độ máy phát) Vùng nằm trục hoành (M) đặc tính hãm động chế độ hãm ngược - Hệ F – Đ linh hoạt điều chỉnh tốc độ Có thể tự động chuyển đổi qua chế độ làm việc thay đổi tốc độ đảo chiều - Khi điều chỉnh EF thay đổi tốc độ động ω ≤ ωcb Khi đảo chiều 0,5 iktF đảo chiều EF nên đảo chiều tốc độ Nếu kết hợp điều chỉnh đảo chiều từ thông điều chỉnh, đảo chiều tốc độ động ω ≥ ωcb - Tuy nhiên, hệ thống F – Đ có nhược điểm dùng nhiều máy điện quay nên cồng kềnh, làm việc gây ồn, rung, đắt tiền, khả TĐH thấp vv Tổng điểm: Câu2: Trình bày nguyên lý làm việc hệ truyền động ĐAX – Đ Sơ đồ nguyên lý: 0,5 Điện áp s.đ.đ trung bình ĐAX: E b = U tb = γ= tđ U d = γU d Tck tđ t = đ = t đ f x tỷ số chu kỳ băm (độ rộng xung) Tck Tx Dòng điện trung bình mạch phần ứng là: I u = I tb = 0,75 E b − E γU d − Kφω = R uΣ R uΣ Phương trình đặc tính điện đặc tính hệ ĐAX – Đ có dạng ω= γU d − R uΣ I u γU d R uΣ ;ω = − M Kφ Kφ (Kφ) - Đặc tính vùng dòng liên tục đường thẳng song song, tốc độ không tải lý tưởng phụ thuộc vào độ rộng xung băm: ω0 = γU d Kφ 0,75 - Xung điều khiển T1, T2 tạo nhờ BĐK với tần số xung fx = 1/Tx Khi thay đổi chu kỳ xung Tx hay tần số xung fx thay đổi thời gian mở/khoá T1, T2 nên thay đổi Ub, Uư dẫn đến điều chỉnh tốc độ động Tổng điểm: Câu 3: Trình bày nguyên lý điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều phương pháp thay đổi tần số nguồn Sơ đồ nguyên lý: 0,75 - Muốn điều chỉnh tần số nguồn f1 dặt vào stator để điều chỉnh tốc độ động thay đổi điện áp điều khiển UđkT biến tần áp Còn muốn điều chỉnh điện áp đặt vào stator theo quy luật thay đổi điện áp điều khiển chỉnh lưu - Đối với hệ biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả tải mômen không đổi phạm vi điều chỉnh tốc độ Nghĩa λ = - Ta có: 0,5 M th = const M U U 1đm = f1 f 1đm  f1   f1đm    0,75 q Trong q = -1;0;1;2  - Suy U1 =  f1 U1dm  f 1đm  q  1+  2     q hay dạng tương đối U * = f * 1+  1 - Như thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động ĐK ta thay đổi điện áp cho thoã mãn điều kiện Tổng điểm: Câu4: Thành lập phương trình vi phân mô tả QTQĐ học truyền động điện chiều vẽ dạng đặc tính Phương trình cân TĐĐ: M − M c = J dω dt 0,5 Giả thiết đặc tính động đường thẳng Phương trình đặc tính có dạng: ω xl = ω0 − Ru M M M = nm − = ω − ∆ω = ω β β (KΦ ) 0,5 Vậy M = M nm − β.ω Giả thiết Mc = const, mômen phụ tải M nm − β.ω − M c = J M − Mc dω J dω dω ⇒ nm = ω+ ⇒ ω xl = ω + Tc dt β β dt dt 0,5 Với Tc = J/β số thời gian học Hoặc viết theo mômen: ω = M nm − M dω dM ⇒ =− β dt β dt vào phương trình đầu M − M c = − J dM dM ⇒ Tc + M = M c = M xl β dt dt 0,5 * Dạng đặc tính độ: Ta có t = ⇒ ω = ω bđ ; M = M bđ t = t qd ⇒ ω = ω xl ; M = M xl Phương trình đặc tính độ: ω = ω bđ e − t / TC + ω xl − ω xl e − t / TC M = M bđ e − t / TC + M xl − M xl e − t / TC Và Mxl = Mc 1,0 Tổng điểm: Câu 5: Trình bày QTQĐ điện TĐĐ với đặc tính tuyến tính ω0 = const - Xảy khi: Nối động để khởi động (ω0 : ⇒ ω0đm ); Đảo chiều quay; Hãm ngược; Hãm động năng; Thay đổi Rf ỏ mạch phản ứng, rôto Mc = const (điều chỉnh tốc độ); Thay đổi tải trục động Từ phương trình chuyển động TĐĐ ta có: Mc d 2ω dω Tđ.TM dt + TM dt + ω = ω0 - β = ωc 0,5 d2M dM Tđ.TM dt + TM dt + M = Mc Phương trình đặc trưng: Tđ.TMP2 + TMP + =0 p1,2 = - ± 2Td (1 / Td ) − / TM Td Nếu TM/Tđ 4 p1 = -α1 ; p2 = -α2 lúc phương trình vận tốc mômen sau: ω = ωC + A’ e-α t + B’ e-α t M = MC + C’ e-α t + D’ e-α t Tìm A’, B’, C’, D’ xác định theo điều kiện ban đầu ta có:  α (ω bd − ω C ) M bd − M C  α1t M C − M bd − α J ∑ (ω bd − ω C ) α t e + e J ( α − α ) α − α J ( α − α ) ∑ 2 ∑   ω=ωC-  0,5  α (M bd − M C ) M bd − β ∆ ω bd  α 1t − e T ( α − α ) α − α d   M=MC-  (M bd − β ∆ ω bd ) − α 1Td (M bd − M C ) α t e Td (α − α ) Khi m=4 vàP1 = P2 = -α phương trình xácđịnh vận tốc mômen có dạng sau: ω = ωC + e-αt(A’’+B’’t) M = MC + e-αt(C’’+D’’t) Các hệ số A’’, B’’, C’’, D’’ theo điều kiện ban đầu xét Tổng điểm: Câu 6: Xác định công suất cần thiết động sinh ε = 25%, có đồ thị phụ tải hình vẽ Biết tổn thất không đổi ε = 25% 1/3 tổn thất toàn phần Bỏ qua tổn thất mở máy Hệ số toả nhiệt động không quay động quay với tốc độ định mức 0,5 P(Kw) 20 10 10 Tck t(s) Công suất đẳng trị: Pđt = ε đt = n t lv ∑t t ck ∑P i t i = i = 20 2.4 + 10 2.5 = 15,3(kW ) 4+5 0,5 = 0,375 24 Tổn thất chu kỳ ε = 25% là: (K+ V25).0,25.Tck Tổn thất chu kỳ εđt là: (K+ Vđt).0,375.Tck Mặt khác V25 ∼ P25 ; Vđt ∼ Pđt Tổn thất chu kỳ εđt là: (K + Pđt2 Suy Vđt = V25 P25 0,5 Pđt2 V25 ).0,375Tck P252 Vì chu kỳ làm việc tổn thất không đổi nên: (K + V25 ).0,25Tck = (K + Pđt2 V25 ).0,375Tck P252 0,5 Với K = 0,3.Vtp; V25 = 0,7.Vtp; Pđt = 15,3(kW) Suy P25 = Pđt 0,52 0,5 = 21,2(kW ) Tổng điểm: Câu 7: Xác định trị số điện trở phụ cần thiết mắc vào mạch phần ứng động điện chiều kích thích song song có: Pđm=1,6kw; Uđm=110V; nđm=970vg/ph; Iđm=19,7A; Rư= 0,6 Ω làm việc chế độ hãm ngược, dòng điện mạch phần ứng định mức tốc độ động 0,7nđm Phương trình đặc tính hãm ngược: ω=− U dm Ru U dm Ru − M = − − I u K.Φ dm ( K.Φ dm ) K.Φ dm K.Φ dm 0,5 Dòng điện mômen mạch phần ứng đổi chiều, cản trở chiều quay tốc độ, làm tốc độ động giảm dần Để giảm dòng hãm ban đầu ta đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Biểu thức dòng điện hãm: I h = 0,5 − U dm − E uh Ru + Rh Theo giả thiết Ih = -Iđm; ωh = 0,7.ωđm Thay vào biểu thức ta có: − U dm − E uh − U dm − K.Φ dm ω h − U dm − K.Φ dm 0,7.ω dm Ih = = = = −I dm Ru + Rh Ru + Rh Ru + Rh 0,5 Suy Rh = U dm + K.Φ dm 0,7.ωdm − Ru = I dm KΦ dm = 110 + 0,97.0,7 970 9,55 19,7 − 0,6 = 8,48(Ω) 0,5 U dm − I dm R u 110 − 19,7.0,6 = = 0,97( Wb) ω dm 970 / 9,55 Tổng điểm: Câu (C©u hái phô ): Xác định công suất cần thiết động sinh ε = 40% làm việc với phụ tải có đồ thị hình vẽ Biết tổn thất không đổi ε = 40% tổn thất biến đổi định mức, hệ số toả nhiệt động không quay 0,6 động quay với tốc độ định mức Tổn thất mở máy bỏ qua P(Kw) 20 12 Tck Công suất đẳng trị: Pđt = ε đt t(s) n t lv ∑t = ∑ Pi2 t i = i t ck 20 2.6 + 12 2.6 = 16,5(kW ) 6+6 12 = = 0,43 28 0,5 Tổn thất chu kỳ ε = 40% là: (K+ V40).0,4.Tck Tổn thất chu kỳ εđt là: (K+ Vđt).0,43.Tck Mặt khác V40 ∼ P402; Vđt ∼ Pđt2; 0,5 Pđt2 Suy Vđt = V40 P40 Tổn thất chu kỳ εđt là: (K + Pđt2 V40 ).0,43Tck P402 Vì hệ số toả nhiệt động không quay nhỏ làm việc, thời gian nghỉ chế độ εđt ε = 40% khác nên sử dụng phương pháp tổn thất trung bình có tính đến thay đổi, điều kiện toả nhiêt ∆Ptb40 = (K + V40)ε’ = (K + V40).0,53 ' Với ε = 0,5 t lv 0,4t ck = = 0,53 t lv + βt ng 0,4t ck + 0,6.0,6 t ck ∆Ptb 60 = (K + ' Với ε đt = Pđt2 Pđt2 ' V ) ε = ( K + V40 ).0,56 40 P402 P402 t lv 0,43t ck = = 0,56 t lv + βt ng 0,43t ck + 0,6.0,57 t ck Cân trị số tổn thất trung bình ta có P40 = Tổng điểm: 0,5 Pđt 0,89 = 17,5(kW ) Câu 9: Một động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại với trị số đóng điện tương đối ε = 25%, công suất sinh 10kW Xác định công suất cần thiết động làm việc chế độ ε = 60% Nếu công suất phụ tải 12kW tổn thất không đổi tổn thất biến đổi định mức Hệ số toả nhiệt động không quay nhỏ lần quay với tốc độ định mức Tổn thất chu kỳ ε = 25% là: (K+ V25).0,25.Tck Tổn thất chu kỳ ε = 60% là: (K+ V60).0,6.Tck Mặt khác V25 ∼ P252 ; V60 ∼ P602 ; 0,5 P602 Suy V60 = V25 P25 P602 Tổn thất chu kỳ ε = 60% là: (K + V25 ).0,6Tck P25 Vì hệ số toả nhiệt động không quay nhỏ làm việc, thời gian nghỉ chế độ ε = 25% ε = 60% khác nên sử dụng phương pháp tổn thất trung bình có tính đến thay đổi, điều kiện toả nhiêt ∆Ptb25 = (K + V25)ε’ = (K + V25).0,4 Với Với 0,25t ck = 0,4 0,75t ck 0,25t ck + 2 P P = (K + 602 V25 ).ε ' = (K + 602 V25 ).0,75 P25 P25 ε' = ∆Ptb 60 0,5 ε' = t lv = t lv + βt ng t lv = t lv + βt ng 0,6 t ck = 0,75 0,4 t ck 0,6 t ck + 0,5 Cân trị số tổn thất trung bình ta có: P60 = P25 0,8 − 0,75 0,05 = 10 = 2,58(kW ) 0,75 0,75 0,5 Tổng điểm: Câu 10: Một động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại với trị số đóng điện tương đối ε = 25%, công suất sinh 12kW 10 Xác định công suất cần thiết động làm việc chế độ ε = 60% Nếu công suất phụ tải 12kW tổn thất không đổi 30% tổn thất toàn phần Giả thiết toả nhiệt động quay với tốc độ định mức động không quay Tổn thất chu kỳ ε = 25% là: (K+ V25).0,25.Tck Tổn thất chu kỳ ε = 60% là: (K+ V60).0,6.Tck Mặt khác V25 ∼ P252 V60 ∼ P602 0,5 P602 Suy V60 = V25 P25 10 0,5 Vì chu kỳ làm việc tổn thất không đổi nên: (K + V25 ).0,25Tck = (K + P602 V25 ).0,6Tck P252 1,0 Với K = 0,3.Vtp; V25 = 0,7.Vtp; P25 = 12(kW) Suy P60 = 12 0,375 − 0,257 = 4,86(kW ) 0,6 Tổng điểm: 1,0 11 [...]...Xác định công suất cần thiết của động cơ khi làm việc ở chế độ ε = 60% Nếu khi công suất phụ tải là 12kW thì tổn thất không đổi của nó bằng 30% tổn thất toàn phần Giả thiết sự toả nhiệt khi động cơ quay với tốc độ định mức và khi động cơ không quay là như nhau Tổn thất trong 1 chu kỳ khi ε = 25% là: (K+ V25).0,25.Tck Tổn thất trong ... đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động ĐK ta thay đổi điện áp cho thoã mãn điều kiện Tổng điểm: Câu4: Thành lập phương trình vi phân mô tả QTQĐ học truyền động điện chiều vẽ dạng đặc tính Phương... f1 dặt vào stator để điều chỉnh tốc độ động thay đổi điện áp điều khiển UđkT biến tần áp Còn muốn điều chỉnh điện áp đặt vào stator theo quy luật thay đổi điện áp điều khiển chỉnh lưu - Đối với... làm việc hệ truyền động ĐAX – Đ Sơ đồ nguyên lý: 0,5 Điện áp s.đ.đ trung bình ĐAX: E b = U tb = γ= tđ U d = γU d Tck tđ t = đ = t đ f x tỷ số chu kỳ băm (độ rộng xung) Tck Tx Dòng điện trung bình