Bài 6; chọn công suất động cơ điện

giao trình truyền động điện.........................................................................................................................................................................................

Bài 6: CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN 6.1 Khái niệm chung: Tầm quan trọng việc chọn công suất động cơ: - Vịêc chọn công suất,chủng loại động điện có ý nghĩa quan trọng làm việc an toàn hệ thống TĐ Đ đồng thời đạt tiêu kinh tế kỷ thuật + Nếu công suất chọn lớn công suất yêu cầu:  Vốn đầu tư cao  kích thước lớn  Non tải:hiệu suất giảm; cos ϕ giảm; tổn thất nhiều làm ảnh hưởng đến lưới điện chung + Nếu công suất nhỏ công suất yêu cầu:  Quá tải: Giảm tuổi thọ đông cơ, nhiệt độ lớn 100 tuổi thọ động giảm phân  Cách điện bị già hoá: Quá tải lớn làm cháy động 6.2 Nguyên nhân phát nóng động điện: Khi động vận hành để biến đổi điện thành năng, qúa trình biến đổi tổn thất lượng ∆P lượng tổn hao phụ thuộc:  Tổn hao ma sát  Tổn hao sắt (tổn hao mạch từ phụ thuộc vào dòng điện foucaut)  Tổn hao đồng: Do chất lượng mạch từ- tượng Jounle- Lenx phụ thuộc điện trở, dòng điện 1−η  ∆P = P1 – P2 = P2 ( W) (4.1) η  ∆P sinh lượng nhiệt khoảng thời gian t là: Q = 0,24∆P ( cal/ s) (4.2)  Nhiệt lượng phần để tăng nhiệt độ động lên phần toả môi trường xung quanh  Thực tế chứng minh với điều kiện làm việc cố định P cố định Q không đổi Q = Qm + QĐ (4.3) mà Qm = C( tđc – tmt) (4.4) thay đổi Do Qm tăng đến Qm = Q QĐ = ; động ổn định nhiệt Thời điểm ổn định nhiệt thời điểm mà lượng nhiệt tổn thất lượng sinh đơn vị thời gian toả hết môi trường xung quanh khoảng thời gian 3- Phương trình cân nhiệt (Quá trình phát nóng nguôi lạnh MĐ) - Giả sữ động khối đồng chất; nhiệt độ điểm động - Nhiệt độ moi trường cố định ; nhiệt độ môi trường const; người ta chứng minh được: t − Q T = Q + e Tn (T bd - ) (4.5) A A +Q: Nhiệt lượng ∆P sinh đơn vị thời gian ( Cal/s) +A: Toả nhiệt suất động cơ: Là nhiêt lượng động toả môi trường chênh lệch nhiệt độ động môi trường 10c đơn vị thời gian (Cal / s) +C: Là tỉ nhiệt động : Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ động lên c.( Cal / 0c) + T: Là nhiệt sai động : Là chênh lệch nhiệt độ động môi trường(0c) 62 +Tn = C/A Tương đương số thời gian nhiệt: Là thời gian cần thiết để nhiệt sai động tăng từ đến nhiệt sai ổn định động khôg toả nhiệt môi trường; phụ thuộc cở máy điều kiện làm mát + Thời gian: Khoảng thời gian xét - Từ biểu thức nếu: Q Q + Khi t → ∞ → ; đặt T ođ = nhiệt sai ổn định, biểu thức (4.5) trở A A thành t − T = Q + e Tn (T bd – Tođ ) (4.5 a) A t − T = Q + − e Tn (4.6) Phương trình phát nóng động A - Đường cong nguội lạnh động có dạng: T = Tbđ e − t Tn (4.7) T T Pc(t) Tođ Đường cong phát nóng Đường cong nguội lạnh t H4.1 t H4.2 6.3 Các chế độ làm việc động : a Chế độ dài hạn:Phụ tải đặt dài hạn lên trục động nhiệt sai đạt đến nhiệt sai ổn định đồ thị phụ tải hình 4.2 b Chế độ ngắn mạch: Phụ tải đặ lên trục động thời gian ngắn; thời gian T chưa đạt đến T ođ động cắt khỏi lưới; thời gian nghĩ tương đối dài đủ để T giảm tư Tođ → Đồ thị phụ tải hình 4.3 T P T P Tmax H4.4 tlv tn t H4.3 tlv tn c Chế độ ngắn hạn lặp lại: Động có thời gian làm việc thời gian nghĩ xen kẽ + Thời gian làm việc(Tlv): Nhiệt sai chưa đạt đến giá trị ổn định, động cắt khỏi mạch + Thời gian nghĩ (Tn): Nhiệt sai chưa giảm động đóng điện tiếp tục Qui ước: - Thời gian chu kỳ Thời gian = tlv – thời giann < 10/ Thì động làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại 63 - 10/ > T> tT ođ : Dài hạn tải thay đổi t - Hệ số đóng điện tương đối: TĐ = lv 100% (4.8) T - Người ta chế tạo động chuyên làm việc chế độ ngắn hạn lập lại có: TĐ =15% ; TĐ = 25% ; TĐ = 40% ; TĐ = 60% 6.4 CHỌN CÔNG SUÂT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TRUYỀN ĐÔNG KHÔNG ĐCTĐ 1-Trình tự tiến hành: Bước 1: Xây dựng đồ thị phụ tải Pc(t);Mc(t) qui đổi giá trị trục động Khi biết tộc độ yêu cầu Bước 2: Tính chọn lựa công suất động cơ; chủng loại Bước 3: Tra sổ tay kỹ thuật để có thông số kỹ thuật động sau xây dựng: đặc tính cơ, đặc tính khởi động, đặc tính hãm Bước 4:Kiểm nghiệm thông số kỹ thuật theo điều kiện thực tế làm việc Chọn công suất động làm việc dài hạn: P, M ,Pc(t) ,Mc(t) P, M P4 P2 P3 P1 H4.5a.phụ tải dài hạn không đổi a Phụ tải dài hạn không đổi: t2 t1 t t3 P5 t4 t5 t H4.5b.phụ tải dài hạn biến đổi Pdm = (1 ÷ 1,3) Pc ηdm ≅ η yc Kiẻm nghiệm: - Khổi động - Phát nóng( không cần kiểm nghiệm qúa tải monent) b Phụ tải dài hạn biến đổi: n - Tính: Ptb = ∑ Pi t i i =1 n ∑t i =1 i n ; M tb = ∑M t i i i =1 n ∑t i =1 i - Chọn Pđm = (1 ÷ 1.3) Ptb ; Mđm = (1 ÷ 1.3)Mtb Kiểm nghiệm:  Khởi động  Phát nóng  Quá tải monent Chọn công suất động làm việc ngắn hạn: ∑P t ∑t i Gọi: Pđtr = i ≡ công suất trị i Mđtr = ∑ M t ≡ monent trị ∑t ∑ I t ≡ dòng điện trị ∑t i i i Iđtr = i i i a Loại động ngắn hạn , tải ngắn hạn: 64 + Tải ngắn hạn không đổi:  ttc > ≅ t1v  Pđm > Pc  nđm ≅ nc Không cần kiểm nghiệm + Tải ngắn hạn thay đổi:  Pđm ≥ Pđtr  ttc ≥ T  nđm nc - Kiểm nghiệm khởi động - Kiểm nghiệm tải phát nóng b Chọn động dài hạn phục vụ cho tải ngắn hạn: Khi động dài hạn phục vụ cho tải ngắn hạn; Trong thời gian tlv nhiệt sai động chưa đạt ổn định nên thời gian tăng công suất động lên đến trị số đó, phải tăng tiếp tlv phù hợp động không bị nhiệt Gọi: Pđm: Là công suất định mức động ( làm việc dài hạn) Plv: Là công suất làm việc động tải ngắn hạn Plv = x Pđm Mlv = x Mđm ( với x > 1) M dm M lv Pdm Plv = ≡ 2 M lv − M dm Plv − Pdm2 +Thời gian làm việc đựơc tính: t lv Chọn công suất động làm việc ngắn hạn lập lại: a Tải không đổi: t - Tính hệ số đóng mạch thực tế: TDtt = lv 100 T - Chọn công suất: Pđm Pc ; TĐ TĐtt a1 Nếu TĐtt khác nhiều với TĐ tiêu chuẩn qui đổi Pđm = Pc TDtt TD TDH 100 a2 Nếu chọn động dài hạn qui đổi Pđm = Pc b Tải thay đổi: Tính : Pđtr ; TĐtt Chọn :Pđm ≥ Pđtr TĐ ≅ TĐtt * Nếu TĐtt khác TĐ tiến hành qui đổi a1, a2 6.5 CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG CÓ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Tiến hành sở gần giống mục 4.2 phải xét đến a Đặc tính đồ thị phụ tải Pc(n);Mc(n);Pc(t);Mc(t);n(t) b Phạm vi điều chỉnh tốc độ: nmax ;nhiệt độmin c Loại động dự định chọn d Phương pháp điều chỉnh biến đổi hệ thống * Các yêu cầu a, b nhằm xác định :Pc max; Mc max 9.55 Pdm n 9.55Pdm Mmin = n max Pđm = Pc = Const Mmax = n nmax Mc Pc 65 nmin Mmax Pc , M c Pđm = Pc = Const n nmax Mc = Mđm = Const n Pmax = M dm max 9.55 n Pmin = M dm 9.55 Pc Mc nmin Pmin Pmax P,M * Các yêu cầu c,d có ý nghĩa xác định kích thước lắp đặt tổn thất hệ thống; đồng thời yêu cầu định đến phương pháp điều chỉnh tính kinh tế phương án Ngoài việc chọn công suất động cho hệ thống điều chỉnh tốc độ cần phải gắn với hệ truyền động chọn trước để có đầy đủ yêu cầu cho việc tính chọn 6.6 KIỂM NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.Các yêu cầu kiểm nghiệm: a Kiểm nghiệm tải monent: Mđm > Mđtr b Kiểm nghiệm monent khởi động Mkđ ≥ Mcmax = λ Mcđm c Kiểm nghiệm phát nóng ∆v ≤ ∆vcp Vấn đề kiểm nghiệm phát nóng toán phức tạp; để kiểm tra gần người ta áp dụng phương pháp kiểm nghiệm theo dòng điện trị: Iđtr ≤ IđmĐC (Điều kiện phát nóng thoả mãn) Bài tập 1: Xác định công suất động để kéo cấu sản xuất làm việc dài hạn có đồ thị phụ tải qui đổi hình vẽ; tốc độ không điều chỉnh 1450 Rpm ± 3% M 120 90 70 40 40 20 10 30 30 t(s) Giải: - Monent đẳng trị chu kỳ làm việc: Mđtr = ∑M t ∑t i i i = (40 20) + (90 10) + (40 30) + (70 30) + (120 6) = 64 Nm 96 M dtr n 64.1450 = = 9,7kw 9550 9550 Tra sổ tay chọn ĐKB có Pđm = 10kw ; Uđm =380v ;cos ϕ = 0,92 ; = 2,2 ; nđm = 1450 Rpm Kiểm nghiệm: PYC =Pđtr = 66 Pdm 10 = 9550 = 67,3 Nm > Mđtr (Thỏa) n dm 1420 Mkđ = λ Mđm = 2,2 67,3 = 148 Nm > Mcmax (thỏa) - Kiểm tra phát nóng: M (Nm) 40 90 40 70 120 M n P(w) 5948 13382 5948 10408 17843 = 9,55 Mđm động vừa chọn: Mđm= 9550 I(A) 9,8 22,1 9,8 17,2 29,5 t (s) 20 10 30 30 = P 3U d Cosϕ (9,8 20) + (22,12 10) + (9,8 30) + (17,2 30) + (29,5 6) = 15,74 A 96 Iđm = 16,52A Iđtr < Iđm ( Thoả) Bài tập 2: Cho đồ thị làm việc ngắn hạn lập lại hình vẽ;nyc = 720 Rpm ± 3% a Chọn loại động ngắn hạn lập lại b Chọn loại động dài hạn lập lại Iđtr = M(Nm) 270 250 150 12 20 200 100 10 15 18 40 t(s) Giải: +Thời gian đóng điện thực tế: t 12 + + 10 + 18 + 100 = 39,5% TĐtt = lv 100 = T 12 + + 20 + 10 + 15 + 18 + + 40 Monent đẳng trị chu kỳ làm việc: (250 12) + 150 + 200 10 + 270 18 + 100 Mđtr = = 176 Nm 84 +Công suất yêu cầu( chưa qui đổi): M dtr n yc 176.720 Pc = Pyc = = = 13,3kw 9550 9550 a- Qui đổi:Chọn TĐ = 40% T 39,5 = 13, 2kw Pđm = Pc Dtr = 13,3 TD 40 ( ) ( ) ( ) ( ) Tra sổ tay chọn Pđm = 15kw ; Uđm = 380v ; nđm = 720 Rpm ; Cosϕ = 0,89 ; λ = 2.3 Kiểm nghiệm: Pdm 15 = 9550 = 199 Nm > Mđtr (Thỏa) Mđm động vừa chọn: Mđm= 9550 ndm 720 67 Mkđ = λ Mđm = 2,3 199 = 458Nm > Mcmax (thỏa) b- Chọn động dài hạn thì: 39,5 Pđm dài hạn = 13,3 = 8.35kw 100 Chọn Pđm = 8kw ; Uđm = 380v ; nđm = 730 Rpm ;Cosϕ = 0,9 ; λ = 2.25 Kiểm nghiệm: Pdm = 9550 = 104,7 Nm > Mđtr (Thỏa) Mđm động vừa chọn: Mđm= 9550 n dm 730 Mkđ = λ Mđm = 2,2 67,3 = 148 Nm > Mcmax (thỏa) 68 ... áp dụng phương pháp kiểm nghiệm theo dòng điện trị: Iđtr ≤ IđmĐC (Điều kiện phát nóng thoả mãn) Bài tập 1: Xác định công suất động để kéo cấu sản xuất làm việc dài hạn có đồ thị phụ tải qui đổi... 20) + (22,12 10) + (9,8 30) + (17,2 30) + (29,5 6) = 15,74 A 96 Iđm = 16,52A Iđtr < Iđm ( Thoả) Bài tập 2: Cho đồ thị làm việc ngắn hạn lập lại hình vẽ;nyc = 720 Rpm ± 3% a Chọn loại động ngắn