BÀI 5 đặc tính động của hệ truyền động điện

giáo trình truyền động điện.....................................................................................................................................................................................................................................

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN Bµi 5:ĐẶC TÍNH ĐỘNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mục tiêu bài: - Trình bày trình độ học hệ truyền động điện vòng hở - Trình bày trình độ điện-cơ hệ truyền động điện vòng hở - Trình bày quan hệ thời gian đại lượng điện-cơ hệ truyền động điện - Thực lắp đặt vận hành mạch khởi động, mạch hãm hệ truyền động điện Nội dung : Khái niệm : Quá trình độ trình truyền động điện phải trải qua Khi chuyễn từ trạng thái ổn định sang trạng thái ổn định khác quán tính học , điện từ, nhiệt Nhằm tìm quy luật biến thiên, thông số trạng thái , qua ta khống chế trình độ (kéo dài rút ngắn thời gian độ) Đặc tính động truyền động điện Khảo sát QTQĐ học với điều kiện điện áp nguồn số (U nguồn = const), mômen động Mđộng(ω) tuyến tính trường hợp đơn giản nhất, coi hệ thuộc loại mẫu học đơn khối, nhiên lại hay gặp, với dạng đặc tính M(ω), Mc(ω) tuyến tính (hình a), áp dụng cho động có M( ω) phi tuyến, phạm vi xét M(ω) gần tuyến tính (hình b), M(ω) Mc(ω) phi tuyến có dạng gần giống nhau, có M động(ω) gần tuyến tính (hình c) Hình a Hình b Hình c Các giả thuyết cho trước: M(ω) Mc(ω) tuyến tính, Mđg(ω) tuyến tính; J = const; U ng = const; ví dụ hình a, b; theo đó, QTQĐ mô tả hệ phương trình: dω M dg = M − M C = J dt M = M n − βω M = M co − β cω dM M n − M xl β= = dω ω xl dM c M xl − M co β= = dω ω xl TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 56 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN Rút : ( M n − βω ) − ( M co − β cω ) = J dω dt M n − M co J dω = +ω β + β co β + β co dt Người ta chứng minh ω (t) = ωxl + (ωbd - ωxl ).e − t /Tc M = M xl +(M bd - M xl ).e − t /Tc Tc số thời gian học, đặc trưng cho nhịp độ biến thiên mômen tốc độ động QTQĐ Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy a Khởi động hệ truyền động điện : TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 57 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN Để đơn giản, ta xét QTQĐ khởi động cấp điện trở phụ mạch rôto động điện chiều kích từ độc lập (hình a) khởi động m = cấp: có giai đoạn QTQĐ khởi động: * Giai đoạn 1: đoạn (ab) ⇒ đặc tính 1: Trên đó: Rư = Rf1 + Rf2 ⇒ R1 = Rư + Rf1 + Rf2 Theo đặc tính 1: ( Kφ )2 M1 − M J J ( Kφ )2 β1 = ⇒ β1 = ⇒ Tcl = = =J R1 R1 ω1 β1 ( Ru + R f + R f ) ( Kφ ) Điều kiện ban đầu: điểm (a): ωbđ1 = ; Mbđ1 = M1 Điều kiện xác lập: ωxl1 = xác định theo đặc tính ; Mxl1 = Mc TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 58 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN Theo điều kiện phương trình (5-6), (5-7) ta có phương trình QTQĐ giai đoạn này: M = M c + ( M − M c ).e −t /Tc1 Khi ω = ω1 : tính theo (5-13a) t = t1 ; M = M2 chuyển sang giai đoạn 2: Xét tương tự ta có Giai đoạn : ω = ω xl + (ω1 − ω xl ).e − t /Tc M = M c + ( M − M c ).e − t /Tc Giai đoạn : ω = ω xl + (ω2 − ω xl ).e − t /Tc M = M c + ( M − M c ).e − t /Tc 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 b Tính thời gian khởi động: 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: ti = Tci ln M1 − M c M2 − Mc m +1 Vậy : tkd = Tqd = ∑ ti = ∑ Tci ln i =1 M1 − M c M2 − Mc * Xây dựng I(t): + Đối với ĐCđl: I (t ) = M (t ) ⇒ tương tự M(t) Kφ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 59 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN + Đối với ĐKdq: từ M(t), đặc tính M(ω), I(ω), tính ti tương ứng Mi, suy Ii(Mi), cuối ta có Ii(ti) vẽ I(t) Hãm hệ truyền động điện, thời gian hãm; dừng máy xác: a QTQĐ học hãm ngược: Hãm ngược, động điện chiều (DC) thay đổi cực tính điện áp phần ứng, động không đồng pha (ĐKB) thay đổi thứ tự pha điện áp stato, dòng hãm ban đầu lớn nên cần phải thêm điện trở phụ (Rưf, R2f) để hạn chế dòng hãm không vượt dòng cho phép (Ih.bđ ≤ Icp) Cũng tính toán trình khởi động, trình hãm đặc tính phi tuyến ĐCnt hay ĐKdq thay đoạn đặc tính tuyến tính hoá từ -M1 đến -M2 hình sau a Phương trình đoạn thẳng có dạng: M + M2 ω = −ωbd M1 + M TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 60 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN Mômen hãm ban đầu có giá trị cực đại: Mh.bđ = - M1 = Mcp (M1 ≈ 2,5Mđm) Khi biết giá trị dòng điện cho phép, ta xác định điện trở phụ thêm vào để hạn chế dòng hãm ban đầu: U − Ebd Rf = − Ru I cp Trong đó: Ebđ s.đ.đ ban đầu động hãm Đối với ĐCđl, thời điểm ban đầu trình hãm, s.đ.đ E giữ nguyên giá trị trước đó: Ebđ = U - Ic.Rư Đối với ĐMnt, thời điểm ban đầu trình hãm, dòng điện phần ứng từ thông thay đổi đồng thời, lúc đó: Ebđ = KΦ(Icp).ωbđ Trị số K Φ (Icp) xác định từ phương trình cân điện áp phần ứng với I = Icp đặc tính tự nhiên: U − I cp Ru Kφ (Icp )= ωtn1 Trong đó: ωtn1 tốc độ đặc tính tự nhiên I = Icp ω E bd = (U-Icp Ru ) bd Do đó: ωtn1 + Điểm cuối trình hãm xác định giá trị M2 (hoặc I2) ω = Đối với ĐCnt, M2 xác định nhờ trị số dòng điện tương ứng: U I2 = Ru + R f Theo giá trị I2 đặc tính vạn ĐCnt: E M = = Kφ ω I Ta xác định được: M M = I2 I2 Đối với động ĐKB, điện trở phụ mạch rôto xác định từ quan hệ tỉ lệ độ trượt điện trở M1 = const: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 61 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN Sbd R2 + R2 f = Stn1 R2 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:  − sc  R2 f =  − 1÷.R2  stn1  + Đối với động ĐKB, mômen M2 ω = (s = 1) xác định theo công thức: 2M t M2 = st btr + st btr Trong đó: st.btr - hệ số trượt tới hạn đặc tính biến trở: R + R2 f s t.btr = s t.tn R2 st.tn :là độ trượt tới hạn đặc tính tự nhiên + Thời gian hãm xác định: M + Mc ttn = Tc ln M2 + Mc Hình trình bày đồ thị tốc độ, mômen thời gian hãm Cuối trình hãm (ω ≈ 0) gia tốc khác không Do muốn dừng động lúc ta phải cắt động khỏi lưới b QTQĐ học hãm động năng: Quá trình hãm động trường hợp riêng trình hãm ngược M2 = (I2 =0) lúc ω = Vì khảo sát tương tự hãm ngược ta kết tương tự hãm ngược với điều kiện cuối là: M2 = (I2 = 0) ω = TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 62 ... ĐỘNG ĐIỆN 58 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN Theo điều kiện phương trình (5- 6), (5- 7) ta có phương trình QTQĐ giai đoạn này: M = M c + ( M − M c ).e −t /Tc1 Khi ω = ω1 : tính theo (5- 13a)... Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy a Khởi động hệ truyền động điện : TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 57 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN Để đơn giản, ta xét QTQĐ khởi động cấp điện trở phụ mạch... 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 b Tính thời gian khởi động: Tính: tkđ = tqđ = t1 + t2 + t3 Có m cấp khởi động có (m + 1) giai