báo cáo thực hành truyền động điện 2

BÁO CÁO THỰC HÀNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Danh sách nhóm 1.Nguyễn Văn Chuyên 2.Cao Thành Công 3.Nguyễn Tuấn Đạt 4.Ngô Văn Đức BÀI 1: Thực hành truyền động động điện chiều I, Mục đích -Cung cấp cho sinh viên kiến thức hệ truyền động động điện chiều -Vẽ phân tích dạng đường đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo động điện chiều II, Yêu cầu Về kiến thức -Xây dựng đặc tính động tự nhiên động điện chiều -Xây dựng đặc tính động động điện chiều giảm điện áp phần ứng -Xây dựng đặc tính động động điện chiều điều chỉnh biến trở phần ứng -Xây dựng đặc tính động động điện chiều giảm từ thơng -Xây dựng đặc tính động động điện chiều hãm tái sinh -Xây dựng đặc tính động động điện chiều hãm động kích từ độc lập Về thái độ -Thái độ nghiêm túc học tập, tích cực luyện tập, tổ chức nơi lắp đặt gọn gàng ngăn nắp, đảm bảo an toàn cho người thiết bị III, Nội dụng - Sơ đồ nguyên lý động chiều kích từ độc lập: Khi nguồn điện chiều có cơng suất khơng đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào hai nguồn chiều độc lập với nhau, lúc động gọi động kích từ độc lập (hình 2.2) - Phương trình đặc tính động chiều: ω= - Phương trình đặc tính điện: ω= 1, Cách xây dựng đặc tính động tự nhiên động điện chiều Vì đặc tính động đường thẳng nên vẽ ta cần xác định hai điểm đường thẳng Ta thường chọn điểm không tải lý tưởng điểm định mức -Đặc tính điện: Điểm thứ nhất: Điểm thứ hai: (I =) -Đặc tính tự nhiên: Điểm thứ nhất: Điểm thứ hai: M = 2, Xây dựng đặc tính động điện chiều giảm điện áp phần ứng Giả thiết từ thông Ф =, điện trở phần ứng Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với ta có: Tốc độ khơng tải: Độ cứng đặc tính cơ: β = -= const Như thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động ta họ đặc tính song song với đặc tính tự nhiên hình vẽ 2.5 Ta thấy thay đổi điện áp (giảm áp) mơmen ngắn mạch, dịng điện ngắn mạch động giảm tốc độ động giảm ứng với phụ tải định Do phương pháp sử dụng để điều chỉnh tốc độ động hạn chế dòng điện khởi động 3, Xây dựng đặc tính động điện chiều điều chỉnh biến trở phần ứng Giả thiết Ф = Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng Trong trường hợp tốc độ không tải lý tưởng: Độ cứng đặc tính cơ: β = = var Khi lớn , β nhỏ nghĩa đặc tính dốc Ứng với ta có đặc tính tự nhiên: có giá trị lớn động Như thay đổi điện trở phụ ta họ đường đặc tính biến trở có dạng hình vẽ Ứng với phụ tải Mc đó, điện trở phụ lớn tốc độ động giảm đồng thời dòng điện ngắn mạch mômen ngắn mạch giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp để hạn chế dòng điện điều chỉnh tốc độ động phía tốc độ 4, Xây dựng đặc tính động điện chiều giảm từ thông Giả thiết điện áp phần ứng Điện trở phần ứng = const Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi từ thơng ta thay đổi dịng điện kích từ động +Đặc tính điện Khi giảm từ thông tốc độ không tải động tăng tỷ lệ với độ suy giảm từ thơng, cịn dịng điện ngắn mạch giữ khơng đổi Vì vẽ đặc tính điện ta cần xác định hai điểm: Điểm không tải lý tưởng ứng với giá trị suy giảm từthơng điểm cịn lại dịng ngắn mạch Gọi độ suy giảm từ thơng ta có giá trị tốc độ không tải giảm từ thông Dịng điện ngắn mạch tính: 5, Xây dựng đặc tính động hãm tái sinh động điện chiều -Hãm tái sinh xảy tốc độ quay động lớn tốc độ không tải lý tưởng -Khi hãm tái sinh Eư > Uư, động cơlàm việc máy phát địên song song với lưới So với chế độ động dịng điện mơmen cản đổi chiều xác định theo biểu thức: -Trị số hãm lớn dần lên cân bắng với mômen phụ tải cấu sản xuất hệ thống làm việc ổn định với tốc độ 6, Xây dựng đặc tính động hãm động kích từ độc lập động điện chiều Hãm động trạng thái động làm việc máy phát mà lượng học động tích luỹ q trình làm việc trước biến thành điện tiêu tán mạch hãm dạng nhiệt +Hãm động kích từ độc lập: Khi động quay muốn thực hãm động kích từ độc lập ta cắt phần ứng động khỏi lưới điện chiều, đóng vào điện trở hãm, cịn mạch kích từ nối với nguồn cũ Mạch điện động hãm động trình bày hình vẽ Tại thời điểm ban đầu, tốc độ động có giá trị nên: Và dịng điện hãm ban đầu: Tương ứng có mơ men hãm ban đầu: dòng hãm ngược chiều với tốc độ ban đầu động hãm động = nên ta có phương trình đặc tính sau: ω= ω= Đây phương trình đặc tính điện đặc tính hãm động kích từ độc lập.Ta nhận thấy rằng: Khi const = Φ độc ứng đặc tính hãm phụ thuộc vào Khi nhỏ, đặc tính cứng, mômen hãm lớn, hãm nhanh Tuy nhiên cần chọn cho dòng hãm ban đầu nằm giới hạn cho phép: IV Thí nghiệm Mơ tả bàn thí nghiệm -Bộ phụ tải động: bao gồm máy phát điện chiều G1 G2 nối sơ đồ, hai máy phát nối cứng trục với động đso động thí nghiệm M2 (ĐCMC) nối với máy phát G2 động M1 (KĐB) dùng để kéo máy phát G1 có tốc độ khơng đổi Tổ máy M1-G1 có tốc độ khơng đổi suốt q trình Để xác định trị số khác tốc độ tương ứng với trị số dòng điện mạch phần ứng mô men trục động cơ, ta dùng phanh hãm điện từ hay phanh khí gắn vào trục động thí nghiệm, khơng thể dùng máy phát điện chiều có phần ứng nối với điện trở phụ để làm tải tĩnh mà ta phải dùng hệ thống phụ tải động tức Tiến hành nghiệm B1- Chuẩn bị thí nghiệm -Để tiến hành thí nghiệm cần phải tìm hiểu kĩ thiết bị sơ đồ nguyên lý bàn thí nghiệm -Kiểm tra thiết bị bàn đưa trạng thái cắt, biến trở đưa giá trị nhỏ B2-Khởi động + Ấn CB1 cấp điện cho toàn mạch + Ấn Start cấp nguồn cho hệ thống – đèn Đ1, Đ2, Đ3 sáng +Ấn Start để khởi động động thí nghiệm,sau khoảng 5s đóng chuyển mạch SW2 lên để loại điện trở khởi Rs khỏi mạch phần ứng động thí nghiệm M2, hồn thành khởi động động +Đóng atomat CB5 lên cấp điện cho kích từ động Tiếp theo đóng atomat CB4 cấp điện cho kích từ máy phát Để VR3 thang nhỏ +Đóng CB2 mở tổ máy có tốc độ khơng đổi M1-G1: đóng CB3 cấp điện cho động KĐB M1 – Hòa đồng tổ máy: điều chỉnh kích từ VR1 VR2 cho điện áp vôn kế V3- V4 băng +Đóng chuyển mạch SW1 để hịa đồng tổ máy Tinh chỉnh VR1 VR2 để số ampe kế A7 =0 Dòng điện mạch phần ứng máy phát G1-G2: =0 Lúc hệ thống làm việc chế độ khơng tải Kết thúc q trình hịa đồng a) Xác định đặc tính tự nhiên Đặc tính tự nhiên động đặc tính động vận hành chế độ định mức Lấy V + Tăng giá trị VR1 tạo tải cho động → nhìn đồng hồ A7 lấy thông số đo tốc độ động (N) N (vòng/p) ω (rad/s) 1455 152,36 0,5 1401 146,70 1336 139,89 1,5 1298 135,92 Nhận xét:đường đặc tính tự nhiên qua thực nghiệm đo đạc giống lý thuyết b) Xây dựng đặc tính giảm từ thơng Đặc tính giảm từ thơng động đặc tính động vận hành với từ thông nhỏ từ thông định mức thơng qua việc giảm giá trị dịng kích từ xuống giá trị dịng kích từ định mức + Tăng giá trị biến trở VR3 nhằm làm giảm từ thơng M2 ( – nhìn đồng hồ A7 tiến hành lấy thông số đo tốc độ động (N) N (vòng/p) ω (rad/s) 0,3 1533 160,52 0,5 1457 152,57 1397 146,28 1,5 1312 137,38 Nhận xét: Khi giảm từ thông động đường đặc tính lớn đường đặc tính tự nhiên c) Xây dựng đặc tính giảm điện áp phần ứng Uư = 170V Đặc tính giảm điện áp phần ứng động đặc tính động vận hành với điện áp nhỏ điện áp định mức đặt vào phần ứng + Vặn biến áp tự ngẫu TRANS nhằm thay đổi giá trị điện áp đặt vào phần ứng động cơ.→ nhìn đồng hồ A7 lấy thơng số đo tốc độ động (N) N (vòng/p) ω (rad/s) 1543 161,57 0,5 1468 153,72 1,5 1404 147,02 1355 141,88 Nhận xét: Khi giảm điện áp phần ứng động đường đặc tính lớn đường đặc tính tự nhiên khơng giống lý thuyết Ngun nhân do: +/Trong q trình đo tốc độ máy hiển thị khơng xác( chưa đạt tốc độ ổn định ghi số liệu,người đo không cầm mắc, ) +/Giảm điện áp phần ứng chưa đủ +/Quá trình ghi chép số liệu chưa xác d) Xây dựng đặc tính biến trở 10 -Đoạn thứ nhất, từ điểm ω0 đến điểm tới hạn TH s = sth : gọi “đoạn cơng tác”, có β 0, tồn tịa giai đoạn khởi động độ Dựng đặc tính tự nhiên Từ số liệu catalog động Pđm [kW], nđm[vòng/phút], hệ số momen cực đại ( momen tới hạn) … ta có: ωđm = = (rad/s) n0 = (vịng/phút) Ở lưới điện có tần số f = 50Hz p cá số nguyên 1, ,3 tương ứng n0 = 3000, 1500, 1000… Vì tốc độ khơng tải lí tưởng suy từ nđm theo nguyên tắc làm tròn lên, sđm thường < 0,1 nên nđm = 1485 ( vòng/phút) n0 = 1500( vịng/phút) Có: sđm = Mđm = (N/m) Mth = λ.Mđm Từ phương trình Kloss ta xác định độ trượt tới hạn gần bằng: sth = sth Như ta xác định điểm “ đoạn công tác” đường đặc tính tự nhiên là: 16 1,Khơng tải (0;ω0) 2,Định mức (Mđm;ωđm) 3,Tới hạn (Mth; ωth) Thay sth Mth vào phương trình Kloss ta thu phương trình đặc tính tự nhiên Nếu tuyến tính hóa đoạn đặc tính cơng tác qua điểm khơng tải lí tưởng điểm định mức biểu thị đặc tính tự nhiên phương trình = M = s Như vậy, gần ta có độ cứng đặc tính đoạn cơng tác: = = = Và β*= = 5.Các đặc tính nhân tạo a,Thay đổi biến trở R2 Khi thay đổi Rf mạch rôto sth = = = Rf Mth = = const ω0 = const b,Thay đổi điện áp Stator Khi thay đổi U1 ω0 = const sth = = const 17 Mth = = Mth.tn = 6.Các trạng thái hãm cảu động không đồng a,Hãm tái sinh -Hạ tải máy nâng hạ( cầu tháp, vận thăng, cầu trục…) -Giảm tần số dòng điện stato đột ngột b.Hãm động Đặc tính hãm động năng, dung đơn vị tương đối M= 18 Trong đó: Tốc độ tương đối: ω* = Tốc độ tương đối tới hạn: ω*th = Momen tới hạn hãm động Mth.dn = II, Thí nghiệm 1,Mơ tả bàn thí nghiệm Bộ phụ tải động: bao gồm máy phát điện chiều G1 G2 nối sơ đồ, hai máy phát nối cứng trục với động cơ, động thí nghiệm M2 (ĐCMC) nối với máy phát G2 động M1 (KĐB) dung để kéo máy phát G1 có tốc độ khơng đổi Tổ máy M1-G1 có tốc độ khơng đổi suốt q trình nên gọi “ tổ máy có tốc độ không đổi ” Để xác định trị số khác tốc độ tương ứng với giá trị số dòng điện amchj phần ứng momen trục động cơ, ta dung phanh hãm điện từ hay phanh khí gắn vào trục động thí nghiệm, khơng thể dung máy phát điện chiều có phần ứng nối với điện trở phụ để làm tải tĩnh mà ta phải dung hệ thống phụ tải động tức hệ thống gồm máy phát điện chiều nối theo sơ đồ máy phát – động M-G sơ đồ nguyên lý Tăng giá trị biến trở VR1, từ thông máy phát G1 giảm, sức điện động máy phát G2 giảm, dòng điện mạch phần ứng máy phát G1-G2: It = >0 19 Lúc hệ M1-G1 phụ tải hệ M2-G2 Trong trường hợp máy phát G2 hoạt động chế độ máy phát, máy phát G1 hoạt động chế độ động cơ, dòng điện mạch phân fuwngs có chiều từ G2 sang G1 Bỏ qua tổn hao momen đầu trục động ta coi momen động thí nghiệm M2 momen máy phát F2: MM2 = MF2 = KØI Trong đó: It : dịng điện chạy mạch phần ứng máy G1, G2 ( hiển thị A7) KØ : tính từ phương trình đặc tính động chiều Bằng cách ta đo momen đầu trục động thí nghiệm M2 trường hợp thí nghiệm Ứng với giá trị It ta đo giá trị tốc độ đầu trục động 2.Các thiết bị thí nghiệm 20 3.Trình tự thí nghiệm a.Chuẩn bị -Để tiến hành thí nghiệm cần phải tìm hiểu kỹ thiết bị sơ đồ nguyên lý bàn thí nghiệm -Kiểm tra thiết bị bàn đưa trạng thái cắt, biến trở đưa giá trị nhỏ b.Hòa đồng tải động Tiến hành khởi động độc lập tổ máy -Mở tổ máy động thí nghiệm máy phát M2-G2: đóng aptomat CB4 cấp điện cho kích từ máy phát Để VR3 giá trị nhỏ -Mở tổ máy có tốc độ khơng đổi M1-G1: Đóng aptopmat CB3 cấp điện cho động KĐB điều chỉnh kích từ cho máy phát G2, VR1 để giá trị nhỏ Hòa đồng tổ máy: Điều chỉnh kích từ VR1 VR2 cho điện áp vôn kế V3 V4 21 -Đóng chuyển mạch SW1 để hịa đồng tổ máy Tinh chỉnh VR1 VR2 để số ampe kế A7 Dòng điện mạch phần ứng máy phát G1G2: It = = Lúc hệ thống làm việc chế độ khơng tải Kết thúc q trình hịa đồng c.Tiến hành thí nghiệm */Khởi động -Đóng CB1 -Điều chỉnh biến áp tự ngẫu TRANS để mức 380V -Đóng CB3,CB4 -Ngắt SW1 -Ngắt SW2 ( đưa điện trở phụ vào mạch roto động cơ) -Ấn nút START1 cấp điện cho tồn mạch -Đóng cắt CB2 -Ấn nút START2 khởi động động thí nghiệm M2 -Đóng SW2 ( loại điện trở phụ khỏi mạch roto động cơ) -Thực hịa đồng */Xây dựng đặc tính tự nhiên động Đặc tính tự nhiên động đặc tính động vận hành chế độ định mức ( điện áp định mức không nối thêm điện trở, điện kháng phụ động cơ) Trên đặc tính tự nhiên ta làm việc định mức ứng với cặp giá trị ( Mđm, ωđm) Tăng giá trị biến trở VR1, từ thơng máy phát G1 giảm, sức điện động máy phát G2 giảm, dòng điện mạch phần ứng máy phát G1-G2 It = >0 Lúc hệ M1-G1 phụ tải hệ M2-G2 Tăng giá trị VR1 để tạo tải cho động Thực lấy giá trị tốc độ momen động It (A) 0.5 1.4 1.6 1.75 ω (rad/s) 104.08 103.77 102.6 25 60 101.2 Nhận xét:đường đặc tính tự nhiên qua thực nghiệm đo đạc giống lý thuyết 22 */Xây dựng đặc tính biến trở động Đặc tính biến trở động đặc tính động vận hành với mức điện trở phụ pha mắc nối tiếp vào phía roto động ( điện ấp định mức ) Mở SW2 để nối tiếp điện trở vào roto động Thực lấy giá trị tốc độ momen động I (A) ω (rad/s 99.79 0.25 97.38 0.5 94.87 25 1.5 91.62 1.25 60 Nhận xét:đường đặc tính biến trở động qua thực nghiệm đo đạc giống lý thuyết */Xây dựng đặc tính giảm điện áp stator Đặc tính giảm điện áp stator động đặc tính động vận hành cới điện áp nhỏ điện áp định mức đặt vào phần ứng ( từ thông định mức không nối thêm điện trở phụ ) Vặn biến áp tự ngẫu TRANS nhằm thay đổi giá trị điện áp đặt vào phần ứng động Uư = 240 V It (A) ω (rad/s) 101.98 0.25 101.04 0.5 100.54 15 1.2 65 1.25 100.04 Nhận xét:đường đặc tính giảm điện áp phần ứng qua thực nghiệm đo đạc giống lý thuyết */Hãm tái sinh Hãm taí sinh xảy tốc độ ω roto lớn tốc độ đồng ω1 Động KĐB vận hành chế độ máy phát không đồng Trong trường hợp G2 làm việc chế độ động cơ, G1 làm việc chế độ máy phát 23 -Tiến hành hào đồng -Tăng giá trị VR2  giảm IktG2giảm EG2  EG1>EG2  It tăng  G2 quay nhanh tốc độ khơng tải lí tưởng kéo M2 quay nhanh tốc độ khơng tải lí tưởng Với giá trị It ta đo giá trị ω tương ứng It (A) ω(rad/s) 103.87 -0.5 104.40 -1 104.93 -1.5 105.45 -1.75 105.76 -2.5 106.30 Nhận xét:đường đặc tính hãm tái sinh qua thực nghiệm đo đạc giống lý thuyết */Hãm động Khi động quay muốn thực hãm động kích từ độc lập ta cắt cá cuộn dây phía stator động khỏi lưới điện xoay chiều đóng vào nguồn điện chiều Từ trường tạo cuộn dây phần ứng gây dòng điện mạch roto động tạo momen cản hãm động Lúc G1 làm việc chế độ máy phát, G2 làm việc chế độ động cơ.G1 cấp điện cho G2 quay kéo M2 quay( làm việc chế độ máy phát) tạo điện năng, tiêu tán điện trở hãm Rb -Khởi động hệ thống, hòa đồng -Tăng giá trị VR1 tạo tải (Mt : momen tải) cho động thí nghiệm M2 -Ấn STOP2 để ngắt động M2 khỏi nguồn chiều ấn START4 để thực chế độ hãm động -Thực lấy số ω, M cách: giảm dần giá trị Mt đồng thời đo giá trị ω tương ứng - Tăng giá trị VR1  giảm IktG1  giảm EG1  giảm It Mt giảm Với giá trị It(Mt) đo giá trị ω tương ứng It(A) -1.75 -1.5 -1 -0.75 -0.5 ω (rad/s) 109.73 70.38 45.87 27.82 15.16 0.04 Nhận xét:đường đặc tính hãm động qua thực nghiệm đo đạc giống lý thuyết 24 Kết luận nhận xét Qua thực hành thí nghiệm nhóm hiểu q trình khởi động làm việc động pha KĐB, biết cách đo lấy số liệu để xây dựng đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo ,cũng đặc tính hãm Từ kết đo, ta thấy đặc tính gần giống lý thuyết 25 ... có: I2’=  I? ?2 = f(s) 14 Trong : X1 + X? ?2 =Xnm R? ?2 = R2.Ke2 ; X? ?2 = X2 Ke2 Ke = Hệ số biến đổi sức điện động dây quấn stator roto (giá trị pha), xác định gần Ke ≈ 0,95 E2nm.f : sức điện động. .. chưa xác 12 BÀI Thực hành truyền động động điện pha khơng đồng I,Mục đích -Cung cấp cho sinh viên kiến thức hệ truyền động động điện pha khơng đồng -Vẽ phân tích dạng đường đặc tính động điện pha... máy phát, G2 làm việc chế độ động G1 cấp điện cho G2 quay kéo M2 quay tạo điện năng, tiêu tán điện trở hãm Rb +Ấn STOP2 để ngắt động M2 khỏi nguồn chiều ấn START4 để thực chế độ hãm động + Tăng