Các tiêu chuẩn liên quan TCVN 66271:2014 (IEC 600341:2010), TCVN 662721:2010 (IEC 6003421:2007), TCVN 75401:2013, TCVN 75402:2013 trình tự thực hiện phép thử nghiệm hiệu suất động cơ 3 pha rotor lồng sóc.
Chương II: Thiết kế lắp đặt đưa vào vận hành II.1 Nguyên lý II.1.1 Các tiêu chuẩn liên quan bước thực - TCVN 6627-1:2014 (IEC 60034-1:2010), TCVN 6627-2-1:2010 (IEC 60034-2-1:2007), TCVN 7540-1:2013, TCVN 7540-2:2013 Sơ đồ khối bước thử nghiệm động theo tiêu chuẩn IEC 60034-2-1 Đo điện trở cuộn dây stato nhiệt độ môi trường Lắp đặt động kiểm vào hệ thống Thử nghiệm nhiệt độ tải danh định (Theo 6.4.4.1) Đo điện trở cuộn dây stato, sau Thử nghiệm đường cong tải với đo lường mômen (theo 6.4.4.2 6.4.5.3) Đo điện trở cuộn dây stato, sau Thử nghiệm không tải (theo 6.4.2.3), sau Đo điện trở cuộn dây stato , sau Xác định thành phần tổn hao: Tổn hao không đổi theo 8.2.2.3.1 Tổn hao ma sát tổn hao quạt gió theo 8.2.2.3.2 Tổn hao có tải theo 8.2.2.4.1 (tổn thất cuộn dây stator rotor bao gồm hiệu chỉnh nhiệt độ) (8.2.2.4.1.2 Tổn thất bổ sung có tải theo 8.2.2.5.1 Tính toán tổng tổn hao theo 8.2.2.2 Tính toán hiệu suất động theo 8.2.2.1 II.1.2 Đo điện trở cuộn dây Trong trình tự thử nghiệm động có lần đo điện trở cuộn dây satator: Đo điện trở nhiệt độ môi trường, đo điện trở sau ổn định nhiệt, đo điện trở sau thử nghiệm đường cong tải, đo điện trở sau thử nghiệm không tải với điện áp thấp Mặc dù thời điểm đo khác có chung nguyên lý đo: cách đo nhiệt độ dây quấn stator sử dụng thiết bị nhạy nhiệt độ lắp đặt dây quấn, điện trở điểm tải xác định từ nhiệt độ cuộn dây điểm liên quan đến điện trở nhiệt độ đo trước bắt đầu thử nghiệm Điện trở dây quấn R giá trị tính ôm, xác định phương pháp thích hợp Với động điện pha xoay chiều , R=Rll điện trở pha pha dây quấn stator Điện trở pha pha trung bình số học điện trở pha pha qua tập hợp đầu nối, máy điện xoay chiều nhiều pha Đối với máy điện pha đấu sao, điện trở pha 0,5 điện trở pha- pha Đối với máy điện nối tam giác, điện trở pha 1,5 điện trở pha-pha Điện trở thử nghiệm cuối thử nghiệm nhiệt xác định với thời gian đọc điện trở sớm tốt không lâu thời gian quy định bảng sau [1]: Công suất danh định, PN (kW kVA) PN < 50 50 < PN < 200 Khoảng thời gian sau cắt điện, s 30*2 90*2 Trong trường hợp lấy số đọc điện trở thời gian quy định, lấy số đọc bổ sung khoảng thời gian cách xấp xỉ phút (60s), sau vẽ đường cong số đọc theo thời gian t Ngoại suy thời gian t = II.1.3 Thử nghiệm nhiệt độ tải danh định Động điện phải mang tải phương tiện thích hợp, có công suất nguồn theo thông số đặc trưng động làm việc cân nhiệt (građien nhiệt độ 20C/h) Có thể xác định trạng thái cân nhiệt thông qua đồ thị thời gian – độ tăng nhiệt độ phận khác động cơ, đoạn thẳng nối điểm bắt đầu kết thúc hai khoảng thời gian hợp lý liên tiếp, có građien nhiệt độ nhỏ 20C Kết thúc thử nghiệm mang tải danh định ghi lại: PN: Công suất danh định IN: Dòng điện đầu vào danh định UN: Điện áp đầu vào danh định s: Hệ số trượt f: Tần số θC: Nhiệt độ lối vào môi chất làm mát sơ cấp θN: Nhiệt độ dây quấn tải danh định RN: Điện trở pha – pha dây quấn satator tải danh định (theo cách đo điện trở cuộn dây nói trên) II.1.4 Thử nghiệm đường cong tải với đo lường mômen Thử nghiệm chủ yếu áp dụng để xác định tổn hao bổ sung có tải động cảm ứng Trước bắt đầu ghi liệu cho thử nghiệm này, nhiệt độ dây quấn phải nằm phạm vi 50C nhiệt độ θN , thu thử nghiệm nhiệt độ tải danh định Máy điện mang tải phương tiện thích hợp Đặt tải vào động điểm tải Bốn điểm tải xấp xỉ cách phạm vi không nhỏ 25% đến 100% tải Hai điểm tải xấp xỉ cách lại cần chọn thích hợp 100% tải không vượt 150% tải Khi mang tải cho máy điện, bắt đầu giá trị tải cao thực theo thứ tự giảm dần đến thấp Các thử nghiệm phải thực nhanh tốt để giảm thiểu thay đổi nhiệt độ máy điện thử nghiệm Trong động xoay chiều, biến thiên tần số tất điểm phải nhỏ 0,1% Đo R trước đọc tải cao sau đọc tải thấp Điện trở tải 100% tải cao phải giá trị xác định trước đọc tải cao Điện trở sử dụng cho tải nhỏ 100% phải xác định tuyến tính theo tải cách sử dụng số đọc trước thử nghiệm tải cao sau đọc tải thấp tải 25% Đối với điểm tải ghi lại: U: Điện áp đầu vào, V I: Dòng điện đầu vào danh định, A P1: Công suất đầu vào, W R: Điện trở dây quấn, Ω n: tốc độ làm việc, s-1 f: Tần số, Hz T: Mômen động cơ, N.m II.1.5 Thử nghiệm không tải Điều kiện thử nghiệm không tải động pha xoay chiều, tổn hao không tải phải ổn định theo điều kiện đây: - Tần số điện áp danh đinh Tổn hao không tải thử nghiệm sau thử nghiệm có tải Công suất không tải đầu vào biến đổi nhỏ 3% đo hai khoảng thời gian 30 liên tiếp Đọc giá trị đo được: P0: công suất vào không tải, W I0: Dòng điện không tải, A Để xác định tổn hao ma sát tổn hao quạt gió, tổn hao sắt cần thử nghiệm số lượng tối thiểu bảy giá trị điện áp, kể điện áp danh định, cho: - Bốn giá trị trở lên đọc xấp xỉ cách phạm vi 125% đến 60% điện áp danh định Ba giá trị trở lên đọc xấp xỉ cách phạm vi 50% đến xấp xỉ 20% điện áp danh định, đến điểm mà dòng điện không giảm Ghi lại thông số cho giá trị điện áp: U0: Điện áp không tải, V I0: Dòng điện không tải, A P0: Công suất vào không tải, W R0: Điện trở cuộn dây, xác định cách đo điện trở sau số đọc điện áp thấp II.1.6 Tính toán hiệu suất động II.1.6.1 Tính toán tổn hao tổng Tổn hao tổng tính toán từ tổn hao riêng rẽ bao gồm: tổn hao không đổi, tổn hao có tải (tổn hao dây quấn stator, tổn hao dây quấn rotor), tổn hao bổ sung có tải Như ta có công thức: PT = Pk + Ps + Pr + PLL Trong đó: PT: Tổn hao tổng Pk: Tổn hao không đổi Ps: Tổn hao dây quấn stator Pr: Tổn hao dây quấn rotor PLL: Tổn hao bổ sung có tải II.1.6.1.1 Tổn hao không đổi Tổn hao không đổi lấy công suất vào không tải trừ tổn hao dây quấn sator (ở nhiệt độ thử nghiệm không tải) Hay tổn hao không đổi tổng tổn hao ma sát, tổn hao quạt gió tổn hao sắt Pk = P0 – Ps = Pfw + Pfe Trong đó: Pk: Tổn hao không đổi P0: Công suất vào không tải, W Ps = 1,5 x I02 x RLL0; với I0: Dòng điện không tải đo thử nghiệm không tải mục II.1.5; RLL0: Điện trở pha –pha không tải xác định cách đo điện trở sau số đọc điện áp thấp Pfw: Tổn hao ma sát, tổn hao quạt gió Pfe: Tổn hao sắt • Tổn hao ma sát, tổn hao quat gió Từ điểm tổn hao không tải xác định thử nghiệm không tải mục II.1.5, sử dụng tất điểm cho ảnh hưởng bão hòa không đáng kể để xây dựng đường cong tổn hao không đổi (Pk) theo điện áp bình phương U02 Ngoại suy đường thẳng theo điện áp “zero” Giao điểm với trục điện áp “zero” tổn hao ma sát tổn hao quạt gió Pfw Tổn hao ma sát tổn hao quạt gió xem độc lập với tải sử dụng giá trị tổn hao quạt gió ma sát cho điểm tải • Tổn hao sắt Từ giá trị điện áp từ 60% đến 125% điện áp danh định, vẽ đường cong Pfe = Pk – Pfw theo điện áp U0 Tổn hao sắt điểm tải mong muốn lấy từ đường cong điện áp Ur có tính đến điện áp rơi điện trở dây quấn sơ cấp Ur = Trong đó: Cos = ; Sin = U, P1, I R theo thử nghiệm đường cong tải mục II.1.4 II.1.6.1.2 Tổn hao dây quấn stator Tổn hao dây quấn Stator chưa hiệu chỉnh điểm tải là: Ps = 1,5 x I2 x R Trong I R xác định thử nghiệm đường cong tải Với điểm tải có giá trị I, R khác từ tính giá trị Ps ứng với điểm tải Tổn hao dây quấn stator hiệu chỉnh điểm tải xác định cách sử dụng điện trở dây quấn stator RN thử nghiệm tải danh định, điều chỉnh nhiệt độ làm mát chuẩn 250C Ps,θ = Ps x kθ Trong đó: kθ = với θw nhiệt độ dây quấn, θc nhiệt độ môi chất làm mát đầu vào thử nghiệm II.1.6.1.3 Tổn hao dây quấn rotor Tổn hao dây quấn stator chưa hiệu chỉnh điểm tải là: Pr = (P1 – Ps – Pfe) x s Trong đó: s = 1- với p: số đôi cực n: Tốc độ động cơ, Vòng/s f: tần số, Hz P1, n, f lấy giá trị từ thử nghiệm nhiệt độ tải danh định mục II.1.3 Ps tổn hao cuộn dây stator lấy giá trị mục II.1.6.1.2 Pfe tổn hao sắt lấy giá trị mục II.1.6.1.1 phía Tổn hao dây quấn rotor hiệu chỉnh điểm tải xác định cách sử dụng giá trị hệ số trượt điểm hiệu chỉnh nhiệt độ làm mát chuẩn 250C sử dụng giá trị hiệu chỉnh tổn hao dây quấn stator điểm tải Pr,θ = (P1 – Ps,θ – Pfe) x sθ Trong đó: Ps,θ tổn hao dây quấn stator hiệu chỉnh nhiệt độ làm mát chuẩn tính theo mục II.1.6.1.2 Pfe tổn hao sắt tính phần sθ = s x kθ hệ số trượt hiệu chỉnh nhiệt độ làm mát chuẩn 25 C Với kθ = phần nói tới II.1.6.1.4 Tổn hao bổ sung có tải Tổn hao bổ sung có tải xác định từ thử nghiệm tải có đo mômen Trước tiên ta xác định tổn hao dư PLr , tổn hao dư xác định cho điểm tải cách lấy công suất vào trừ đi: công suất ra, tổn hao dây quấn stator điện trở thử nghiệm, tổn hao sắt, tổn hao quạt gió, tổn hao ma sát tổn hao dây quấn rotor ứng với giá trị hệ số trượt xác định PLr = P1 – P2 – Ps – Pr – Pfe – Pfw; P2 = 2π x T x n Trong đó: P1, T n xác định từ thử nghiệm đường cong tải mục II.1.4 Ps tổn hao dây quấn stator xác định mục II.1.6.1.2 Pr tổn hao dây quấn rotor xác định mục II.1.6.1.3 Pfe tổn hao sắt xác định mục II.1.6.1.1 Pfw tổn hao quạt gió xác định mục II.1.6.1.1 Hình II.1 San liệu tổn hao dư Sử dụng phân tích hồi quy tuyến tính để tuyến tính hóa liệu tổn hao dư ( xem hình II.1) dựa vào thể tổn hao hàm số bình phương mômen tải theo quan hệ: PLr = A x T2 + B Trong đó: T mômen động xác định từ thử nghiệm đường cong tải A B số xác định từ điểm tải sử dụng công thức sau: A độ dốc, A = B giao điểm với trục tung, B = – A x i số lượng điểm tải tính Hệ số tương quan tính theo γ= Khi hệ số tương quan γ nhỏ 0,95, loại bỏ điểm xấu phân tích hồi quy tuyến tính lại Nếu γ tăng đến ≥ 0,95, sử dụng quy thứ hai này; γ nhỏ 0,95 thử nghiệm không đáp ứng sai số dụng cụ đo số đọc thử nghiệm hai phải tìm Nguồn gây sai số cần kiểm tra hiệu chỉnh lặp lại thử nghiệm Sau xác định tổn hao bổ sung có tải PLL Khi số độ dốc A thiết lập, giá trị tổn hao bổ sung có tải điểm tải phải xác định công thức: PLL = A x T2 II.1.6.2 Tính hiệu suất động Hiệu suất xác định từ công thức: ŋ= Trong đó: ŋ hiệu suất động P1: Công suất đầu vào, W PT: Tổng tổn hao xác định mục II.1.6.1, W II.2 Thiết kế lắp đặt II.2.1 Sơ đồ nguyên lý bố trí thiết bị II.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý Hình II.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thử nghiệm động II.2.1.2 Sơ đồ khối bố trí thiết bị Hình II.3 Sơ đồ khối bố trí thiết bị II.2.2 Tính toán công suất chọn thiết bị II.2.2.1 Tính toán công suất tải Với yêu cầu mang tải không vượt 150% tải thử nghiệm đường cong tải ta lựa chọn tải có khả tạo 1,5 lần mômen định mức động cần thử nghiệm Để thử nghiệm động đến 70 kW ta tính mômen định mức động 70 kW có số cực 6, tốc độ định mức 980 vòng/ phút Ta có: T = = 682.44 N.m Với n = 980 vòng/ phút = 16.3 vòng/s P = 70 kW = 70.000 W Suy ra: 1,5 xT = 1,5 x 682.44 = 1023, 66 N.m Do ta chọn động tải có mômen tối đa lớn 1023,66 N.m II.2.2.2 Chọn thiết bị * Nguồn cung cấp: - - HVF nguồn cung cấp không vượt 0,015 thành phần thứ tự nghịch hệ thống điện áp phải nhỏ 0,5 % so với thành phần thứ tự thuận, bỏ qua ảnh hưởng thành phần thứ tự không Bằng thỏa thuận, đo thành phần thứ tự nghịch hệ thống dòng điện để thay cho thành phần thứ tự nghịch hệ thống điện áp Thành phần thứ tự nghịch hệ thống dòng điện không vượt 2,5 % thành phần thứ tự thuận HVF tính theo công thức: HVF = Trong đó: un tỉ số điện áp Un điện áp danh định UN n bậc hài (không chia hết cho trường hợp động xoay chiều pha) k = 13 Tần số phải nằm phạm vi ± 0,3% so với tần số danh định phép đo * Dụng cụ đo - - Yêu cầu chung: Vì độ xác dụng cụ đo thường thể phần trăm toàn thang đo nên dải đo dụng cụ đo chọn phải nhỏ tốt Dụng cụ đo dùng cho đại lượng điện phải có cấp xác 0,2 Máy biến đổi đo lường phải có cấp xác không lớn ± 0,3% Đo mômen: Dụng cụ đo có độ xác ±0,2% toàn thang đo Dụng cụ đo tốc độ có cấp xác phạm vi 0,1% r/min Dụng cụ đo tần số có cấp xác ±0,1 % toàn thang đo Dụng cụ đo nhiệt độ để đo nhiệt độ dây quấn phải có cấp xác ± 10C II.3 Hướng dẫn vận hành (Dự kiến 30 trang)