Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 2 Giáo trình Truyền động điện gồm nội dung các bài học: Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ, chọn công suất động cơ điện. Giáo trình dùng cho hệ trung cấp chuyên nghiệp nghề Điện. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết giáo trình.
Trường cao đẳng nghề Nam Định Bài 4: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ * Mục đích Cung cấp cho sinh viên kiến thức điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ, nắm sơ đồ ngun lý, đặc tính cơ, phương trình đặc tính số thông số đặc trưng điều chỉnh tốc độ động không đồng Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng phương pháp điều chỉnh * Tóm tắt nội dung Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ: Điều chỉnh điện áp động Điều chỉnh xung điện trở mạch roto Điều chỉnh công suất trượt Điều chỉnh số đôi cực Điều chỉnh tần số Giáo trình Truyền động điện 95 Trường cao đẳng nghề Nam Định 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG Động không đồng ba pha (KĐB) sử dụng rộng rãi công nghiệp từ công suất nhỏ đến cơng suất trung bình chiếm tỷ lệ lớn so với động khác Sở dĩ động KĐB có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn cung cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha Tuy nhiên, trước hệ truyền động động KĐB có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ nhỏ, việc điều chỉnh tốc độ động KĐB khó khăn động chiều Trong thời gian gần đây, phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử tin học, động KĐB khai thác ưu điểm Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu với hệ truyền động tiristơ động chiều Trong công nghiệp thường sử dụng phương pháp sau: Điều chỉnh điện áp cấp cho động dùng biến đổi tiristơ Điều chỉnh xung điện trở mạch rôto Điều chỉnh công suất trượt Ps Điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động biến đổi tần số tiristơ hay tranzito Trong chương nghiên cứu cấu trúc, đặc tính hệ truyền động 4.2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ĐỘNG CƠ Momen động khồng tỷ lệ với bình phương điện áp stato, điều chỉnh momen tốc độ ĐKB cách điều chỉnh giá trị điện áp stato giữ nguyên tần số Để điều chỉnh điện áp ĐKB phải dùng biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC) Nếu coi ĐAXC nguồn áp lý tưởng (Zb = 0) vào biểu thức momen tới hạn, có quan hệ sau: M th.u U ( b )2 M th U dm hay Mth,u * = ub*2 (5 1) Công thức (5 1) với giá trị điện áp momen Nếu tốc độ quay động không đổi: Mu* = ub*2, = const, đó: Mu = Mu M gh (5 1)' Um điện áp định mức động ub điện áp đầu ĐAXC Mth momen tới hạn điện áp định mức Mu momen động ứng với điện áp điều chỉnh Giáo trình Truyền động điện 96 Trường cao đẳng nghề Nam Định Mgh momen điện áp định mức, điện trở phụ Rf Vì giá trị độ trượt tới hạn sth đặc tính tự nhiên nhỏ nên nói chung khơng áp dụng điều chỉnh điện áp cho động rơto lồng sóc Khi thực điều chỉnh điện áp cho động rôto dây quấn cần nối thêm điện trở phụ vào mạch rôto để mở rộng dải điều chỉnh tốc độ momen Như thấy H.5 1b, tốc độ động điều chỉnh cách giảm độ cứng đặc tính cơ, tốc độ khơng tải lý tưởng đặc tính tốc độ từ trường quay A Ul B fl C Uđk ĐAXC TN (Uđm, Rf=0) 1 fl Ub s Uđm,Rf sth sthgh ĐK Mc() ir R2f R2f R2f Mth2,u b2 Mth1,ub1 Mth M (a) (b) Hình 5.1 Sơ đồ ngun lý (a) ;Đặc tính điều chỉnh điện áp (b) Tổn thất điều chỉnh là: Pr = Mc(1 ) = Pcơ s 1 s Nếu đặc tính phụ tải có dạng gần đúng: Mc = Mcđm ( ω x ) Mcđm ( ) x ω dm 1 Thì tổn thất mạch rôto điều chỉnh điện áp là: Pr = Mcđm ( x ) 1(1 ) 1 1 Tổn thất cực đại = 0: Prmax = Mcđm = Pđm Như vậy, tổn thất tương đối mạch rôto là: Pr ( ) x (1 ) 1 1 1 Pr = (*)x.(1 *) Giáo trình Truyền động điện (5 2) 97 Trường cao đẳng nghề Nam Định Quan hệ mô tả đồ thị H.5 2, ứng với loại phụ tải có tính chất khác P*r X=1 X=0 0,5 X=1 X=2 0,5 * Hình 5.2 Sự phụ thuộc tổn thất rô to tốc độ điều chỉnh Phương pháp điều chỉnh điện áp thích hợp với truyền động mà momen tải hàm tăng theo tốc độ như: quạt gió, bơm li tâm Có thể dùng máy biến áp tự ngẫu, điện kháng biến đổi bán dẫn làm ĐAXC, lý kỹ thuật kinh tế mà áp kiểu van bán dẫn phổ biến ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ MẠCH RÔTO Như phân tích phần đặc tính KĐB, điều chỉnh tốc độ ĐKB cách điều chỉnh điện trở mạch rôto, mục khảo sát việc thực điều chỉnh trơn mạch rôto van bán dẫn, ưu phương pháp dễ tự động hố việc điều chỉnh Trên H.5 3a trình bày sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn mạch rôto phương pháp xung Điện áp u r chỉnh lưu cầu điôt CL, qua điện kháng lọc L cấp vào mạch điều chỉnh gồm điện trở R0 nối song song với khoá bán dẫn T1 Khoá T1 đóng, ngắt cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị trung bình điện trở tồn mạch Hoạt động khoá bán dẫn tương tự mạch điều chỉnh xung áp chiều Khi T1 dẫn, điện trở R0 bị loại khỏi mạch, dòng điện rơto tăng lên, T1 khóa điện trở R0 lại đưa vào mạch, dòng điện rơto giảm Với tần số đóng ngắt định, nhờ có điện cảm L mà dòng điện rơto coi khơng đổi ta có giá trị điện trở tương đương Rtd mạch Thời gian ngắt tn = Tck tđ (xem H.5 3b), điều chỉnh trơn tỷ số thời gian đóng tđ thời gian ngắt tn ta điều chỉnh trơn giá trị điện trở mạch rơto Giáo trình Truyền động điện 98 Trường cao đẳng nghề Nam Định A Ul B f C l R R0 3Ro/4 ĐK Tđ Ur V1 V4 V3 V6 V5 V2 t Tn Tck R0 C L Ro/2 id t L R0 R0 T1 C T2 V0 Ro/4 T L1 (a) t (b) 1 1 =1 =0 =1 =0 M M 0 (c) (d ) rơ to Hình 5.3 Điều chỉnh xung điện trở mạch (a) Sơ đồ nguyên lý (b) Phương pháp điều chỉnh (c,d) Các đặc tính Rtd = R0 td t R d R td tn T (5 3) Điện trở tương đương Rtd mạch chiều tính đổi mạch xoay chiều ba pha rơto theo quy tắc bảo tồn cơng suất 4.4 ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRƯỢT Trong trường hợp điều chỉnh tốc độ động KĐB cách làm mềm đặc tính để ngun tốc độ khơng tải lý tưởng cơng suất trượt Ps = s.Pđt tiêu tán điện trở rô to Ở hệ thống truyền động công suất lớn, tổn hao đáng kể Vì để vừa điều chỉnh tốc độ truyền động, vừa tận dụng công suất trượt người ta sử dụng sơ đồ điều chỉnh công suất trượt, gọi tắt sơ đồ nối tầng Giáo trình Truyền động điện 99 Trường cao đẳng nghề Nam Định Có nhiều phương pháp xây dựng hệ thống nối tầng, trình bày phương pháp nối tầng dùng Tiristor (hình 5.6a) Theo cách tính tổn thất điều chỉnh thì: Ps = Mc.(1 ) = Mc.1.s = Pđt.s (5.6) s = Ps/P đt Giản đồ lượng bỏ qua tổn hao rôto biểu diễn hình 5.6b Trong đó: Pbđ : cơng suất trả lưới điện Pbđ:tổn hao mạch biến đổi cơng suất trượt thành cơng suất điện có tần số với điện áp lưới Sức điện động rôto u r chỉnh lưu thành điện áp chiều qua điện kháng lọc L cấp cho nghịch lưu phụ thuộc NL Điện áp xoay chiều nghịch lưu (uA, uB, uC) có biên độ tần số khơng đổi xác định tần số biên độ lưới Nghịch lưu làm việc với góc điều khiển thay đổi từ 90 o đến khoảng 140o, phần lại dành cho góc chuyển mạch góc phục hồi tính chất khố van Độ lớn dòng điện rơ to hồn tồn phụ thuộc vào mô men tải động mà không phụ thuộc vào góc điều khiển nghịch lưu Cụm mạch chỉnh lưu, nghịch lưu phụ thuộc làm thay đổi góc pha dòng điện phía xoay chiều nghịch lưu cách thay đổi góc mở Q trình dòng điện điện áp biến đổi mơ tả hình 5.6c cho trường hợp s = 1/3 Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu nghịch lưu Udr = Udn = Ud Sai lệch giá trị tức thời điện áp chỉnh lưu nghịch lưu điện áp rơi cuộn kháng lọc L Để đơn giản cách viết, giả thiết bỏ qua điện trở điện kháng tản mạch stato coi số vòng dây stato rơ to nhau, giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu Id = là: Ud = Trong đó: 3 o U1m e 1 (5.7) U1m: biên độ điện áp lưới o: tốc độ không tải lý tưởng 1: tốc độ từ trường quay stato Giáo trình Truyền động điện 100 Trường cao đẳng nghề Nam Định A B C Ul fl (a) BA §K Ur D1 D3 L D4 a T1 D6 T3 D2 T5 T4 A T6 B b D5 c CL Udn Udr T2 NL C Id P1 Pb® P1 P®t PC PCS (b) Pb Hình 5.4 Hệ thống nối tầng van điện (a) Sơ đồ nguyên lý (b) Giản đồ lượng Khi có tải Id điện áp giảm xuống sụt áp chuyển mạch van cầu chỉnh lưu sụt áp điện trở dây quấn rô to Ud = 3 o U1m e sLrId 2RrId 1 (5.8) Trong 2 = e tần số trượt rơ to, dòng điện chỉnh lưu trung bình hàm tốc độ quay: o 3U1ms' e Id = = 2R r 2R r L r 1 ( ) X r (s o s' ) 3X r 1 31L r 3U1m Giáo trình Truyền động điện (5.9) 101 Trường cao đẳng nghề Nam Định Độ trượt so gọi độ trượt hệ thống không tải, độ trượt s' tải gây ra: so = 1 U d ; 1 3 U1m s' = o 1 (5.10) Điện áp stato có dạng ua = U1mcoset, bỏ qua điện trở dây quấn stato từ thơng có biên độ tỷ lệ với điện áp stato: = U1m/1 (5.11) mômen động tỷ lệ với thành phần dọc trục dòng điện rơto động cơ: M= 3p' U1m I dr 1 (5.12) Giá trị trung bình dòng điện idr tính sau: Idr = U1m s' s' (1 ) X r sx sx sx = so + s' + (5.13) 2R r cuối phương trình xác định mơ men hệ thống nối 3X r tầng van điện là: M= U1m s' s' p' ( ) (1 ) e L r sx sx (5.14) Trên hình 5.6d có dựng đặc tính hệ nối tầng van cho góc điều khiển nghịch lưu Do điện cảm lọc L mạch chiều có giá trị hữu hạn nên dòng id bị gián đoạn mơ men tải nhỏ, đặc tính đoạn có độ dốc lớn Mặt khác sụt áp gây bời điện trở stato, điện trở mạch chiều, điện trở điện kháng tản máy biến áp sụt áp chuyển mạch nghịch lưu chỉnh lưu nên đặc tính điều chỉnh có độ cứng mô men tới hạn nhỏ so với đặc tính tự nhiên Giáo trình Truyền động điện 102 Trường cao đẳng nghề Nam Định Udn uab Udr ua Ud t ia st c) st ib st ic Id t Hình 5.5 4.5 ĐIỀU CHỈNH SỐ ĐÔI CỰC 4.5.1 Nguyên lý điều chỉnh Khi thay đổi số đôi cực động KĐB, tốc độ từ trường quay thay đổi, tốc độ rơto thay đổi theo Quan hệ thể biểu thức sau: = 0(1 s) = 2 f (1 s) p Trong đó: f tần số lưới điện, p số đôi cực (p =1, 2, 3, ) Để thay đổi số đôi cực, người ta phải chê tạo động đặc biệt, gọi động đa cấp tốc độ Phổ biến loại động hai cấp tơsc độ, thay đổi số đơi cực hai phương pháp: + Đặt mạch stato động tổ dây quán khác nhau, tổ dây quấn có số đơi cực riêng + Dùng tổ dây quấn stato chia thành nhiều phân đoạn, thay đổi cách nối dây phân đoạn thay đổi p Những động cấu tạo theo cách thứ phức tạp, to nặng nên sử dụng Những động cấu tạo theo cách thứ hai nhỏ gọn, tận dụng tốt vật liệu máy điện, Giáo trình Truyền động điện 103 Trường cao đẳng nghề Nam Định song có nhược điểm sơ đồ đổi nối đầu dây phức tạp hai cấp tốc độ phụ thuộc sử dụng phổ biến Động đa tốc thường có rơto lồng sóc, rơto loại tụ thay đổi số cực rơto theo stato Do số cực, điện trở điện kháng rôto tự thay đổi nhịp nhàng với stato Sau ta khảo sát phương pháp thay đổi số đôi cực cách đổi nối phân đoạn dây quấn Ví dụ có tổ nối dây stato gồm hai phân đoạn (1 pha) Nếu nối nối tiếp thuận cực phân đoạn ta có p = Nếu ta đổi nối thành song song ngược cực ta có p = hình vẽ dưới: S N S N S * N * * * p = 2, 0 p = 1, 20 Hình 5.6: Thay đổi số đôi cực cách đổi nối phân đoạn dây quấn Như vậy, cách đổi nối đơn giản, ta điều chỉnh tố độ động từ tốc độ (không tải) 0 lên tốc độ 20 4.5.2 Các động đa tốc sơ đồ đổi nối thực tế Các động đa tốc thực tế chế tạo với số đô cực từ đến 12 tương ứng với tốc độ không tải lý tưởng 3000, 1500, … ,250 (v/p) Các động hai cấp tốc độ, tổ dây quấn thường chế tạo với n0 = 1500/3000; 750/1500; 500/1000 (v/p), động hai tổ dây quấn n0 = 500/1500; 1000/1500; 1000/3000; 750/3000 (v/p) Các động cấp tốc độ có tổ nối dây, cấp tốc độ thường gặp 750/1500/3000; 750/1000/1500; 500/750/1000/1500 (v/p) Trong thực tế động pha thường đổi nối theo cách; + đổi nối từ hình sang kép (Y YY) + đổi nối từ hình tam giác sang kép ( YY) Sơ đồ đổi nối biểu diễn hình vẽ: Giáo trình Truyền động điện 104 Trường cao đẳng nghề Nam Định 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1.1 Khái niệm: Muốn hệ thống truyền động điện tự động làm việc tiêu kỹ thuật, kinh tế an toàn, cần chọn động điện Nếu chọn động không phù hợp, công suất động lớn, làm tăng giá thành, giảm hiệu suất truyền động giảm hệ số công suất cos Ngược lại, chọn động có cơng suất q nhỏ so với u cầu động khơng làm việc bị tải dẫn đến phát nóng nhiệt độ cho phép gây cháy giảm tuổi thọ động Khi chọn động phải vào trị số chế độ làm việc phụ tải; phải xét đến phát nóng động làm việc bình thường bị tải 5.1.2 Các tiêu chất lượng 5.1.2.1 Chỉ tiêu kĩ thuật: Động chọn phải thích ứng với môi trường làm việc Tuỳ theo môi trường: khô, ướt, sạch, bẩn, nóng, lạnh, hố chất ăn mòn, dễ nổ, mà chọn động kiểu: hở, kín, chống nước, chống hoá chất, chống nổ, nhiệt đới hoá, Động chọn phải thoả mãn điều kiện phát nóng làm việc bình thường tải (đây điều kiện bản): đc cp hay t0đc t0cp (tocp phụ thuộc vật liệu chế tạo kết cấu loại động cơ) Động chọn phải đảm bảo tốc độ yêu cầu: tốc độ định mức, có điều chỉnh tốc độ hay không, phạm vi điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh trơn hay điều chỉnh có cấp Chọn loại động thơng dụng hay động có điều chỉnh tốc độ Chọn loại động xoay chiều hay động chiều, Động chọn phải đảm bảo khởi động, hãm, đảo chiều, tốt 5.1.2.2 Chỉ tiêu kinh tế: Động chọn phải làm việc với hiệu suất kinh tế cao, vốn đầu tư nhỏ, chi phí vận hành ít, bảo quản sửa chữa thấp, sử dụng hết cơng suất, 5.2 PHƯƠNG TRÌNH PHÁT NĨNG VÀ LÀM NGUỘI MÁY ĐIỆN Trong trình làm việc, động phát sinh tổn thất công suất P : P = P1 – P Trong đó: P1 – công suất lấy từ nguồn P2 – công suất sinh trục động Giáo trình Truyền động điện 120 Trường cao đẳng nghề Nam Định t Tổn thất công suất sinh tổn thất lượng W: W = Pdt Tổn thất đốt nóng máy điện Nêu coi động làm việc vật thể đồng trình làm việc tổn thất lượng W chia làm hai thành phần : Thành phần thứ : đốt nóng động Thành phần thứ hai : toả mơi trường Do có toả nhiệt mơi trường xung quanh nên làm việc đế thời gian nhiệt độ động đạt đến nhiệt độ ổn định, trạng thái gọi trạng thái cân nhiệt : P.dt = C.d + A..dt (6.1) Trong đó: + :nhiệt sai, nhiệt lượng chênh lệch máy điện môi trường 0oC + C: nhiệt dung máy điện, nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ máy điện lên 1oC (J/độ) + A: hệ số tỏa nhiệt (W/độ) phụ thuộc vào tốc độ truyền nhiệt khơng khí làm mát máy điện (ở máy điện làm mát cưỡng quạt, A phụ thuộc vào tốc độ quay) Giải phương trình (6.1) ta được: t = bđ + [ôđ bđ](1 e C ) Trong đó: (6.2) bđ nhiệt sai ban đầu nhiệt sai ổn định: = P/A số thời gian phát nóng (giây) Phương trình (6.2) gọi phương trình phát nóng làm lạnh máy điện Trên hình 6.1 đồ thị biểu diễn q trình phát nóng làm lạnh máy điện tổn thất P tăng nhảy cấp Giáo trình Truyền động điện 121 P, Trường cao đẳng nghề Nam Định (0) (o) ( P 0,368 0,95 0,632 P = 0 đm t 3đm t 3đm P, (b) P (0) 0,368((0)) 0,95( o) P, 0 đm (a) 0,95( o) =0 P = P = P P = 0 đm 3đm t (c) đm 3đm t (d) Hình 6.1 Q trình phát nóng nguội lạnh máy điện a) Phát nóng từ nhiệt độ môi trường [bđ = 0]: - =ôđ (1- e t τ dm ); ( dυ )o = bd dt dm b) Phát nóng từ nhiệt độ có [bđ 0]: =bđ+(ôđ -bđ)(1- e t dm ); ( dυ bd )o = od dt dm c) Nguội lạnh đến nhiệt độ môi trường:ôđ = 0; - =bđ (1- e t τ dm ); ( dυo bd )o =dt dm d) Nguội lạnh đến nhiệt độ có [ơđ 0]: tương tự trường hợp b) 5.3 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRONG HỆ TĐĐ Căn vào đường cong phát nóng làm lạnh máy điện, người ta chia chế độ làm việc động điện sau: chế độ dài hạn, chế độ ngắn hạn chế độ ngắn hạn lặp lại Giáo trình Truyền động điện 122 Trường cao đẳng nghề Nam Định 5.3.1 Chế độ làm việc dài hạn: Do phụ tải trì thời gian dài nên nhiệt độ động đủ thời gian đạt trị số ổn định 5.3.2 Chế độ làm việc ngắn hạn: Được định nghĩa chế độ làm việc mà thời gian làm việc ngắn chưa đủ để nhiệt độ động đạt đến nhiệt sai ổn định động lại nghỉ Thời gian động đủ dài để nhiệt độ động đạt đến nhiệt độ mơi trường Ví dụ: động truyền động cửa xả đập nước, 5.3.3 Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại: Phụ tải có tính chất chu kỳ, thời gian làm việc thời gian nghỉ xen kẽ Nhiệt độ động chưa tăng đến giá trị ổn định giảm tải, nhiệt độ động chưa giảm giá trị ban đầu lại tăng lên có tải Ví dụ: cầu trục, thang máy, cấu nâng hạ, … Đặc trưng cho chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại người ta đưa khái niệm hệ số đóng điện tương đối % = tlv 100% Tck (6.3) Đồ thị phụ tải đường cong phát nóng động biểu diễn hình dưới: P Pc P Pc P Pc Pc Pc ôđ t tlv (a) t tlv (b) t tlv Tck tn (c) Hình 6.2 Phân loại chế độ làm việc truyền động điện (a) Dài hạn (b) Ngắn hạn (c) Ngắn hạn lặp lại Trong đó: tlv : thời gian làm việc có tải tn : thời gian làm việc không tải Tck : thời gian chu kỳ làm việc: Tck = tlv + tn Giáo trình Truyền động điện 123 Trường cao đẳng nghề Nam Định 5.4 CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TĐĐ KHƠNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ Để chọn cơng suất động ta cần biết đồ thị phụ tải Mc(t) Pc(t) quy đổi trục động giá trị tốc độ yêu cầu Từ biểu đồ phụ tải, ta tính chọn sơ động theo cơng suất, tra sổ tay tra cứu ta có đầy đủ tham số động Từ đó, tiến hành xây dựng đồ thị phụ tải xác (trong chế độ tĩnh, khởi động hãm) 5.4.1 Chọn công suất động làm việc cho tải dài hạn Đối với phụ tải dài hạn có loại khơng đổi (hình 6.3a), có loại biến đổi (hình 6.3b) 5.4.1.1 Phụ tải dài hạn không đổi Động cần chọn phải có cơng suất định mức Pđm Pc phù hợp với tốc độ yêu cầu Thông thường Pđm = (11,3).Pc Trong trường hợp việc kiểm nghiệmđộng đơn giản: không cần kiểm nghiệm động tải mô men cần phải kiểm nghiệm điều kiện khởi động phát nóng 5.4.1.2 Phụ tải dài hạn biến đổi Để chọn động phải xuất phát từ đồ thị phụ tải tính giá trị trung bình mô men công suất n n Mtb = ; n t Ptb = t i I t i i ; n Mc n Pi t i M iti Itb = Mc (6.4) n t i i 0 Pc Pc M2 M2 Mn m M1 M3 M1 t 0 t (a) t1 t2 t3 t4 tck (b) tn t0 t1 Hình 6.3 Đồ thị phụ tải: a) Phụ tải dài hạn không đổi; b) Phụ tải dài hạn biến đổi Động chọn phải có: Mđm = (11,3)Mtb; Pđm = (11,3)Ptb Điều kiện kiểm nghiệm: kiểm nghiệm phát nóng, q tải mơ men khởi động Giáo trình Truyền động điện 124 Trường cao đẳng nghề Nam Định 5.4.2 Chọn công suất động làm việc ngắn hạn Trong chế độ làm việc ngắn hạn sử dụng động dài hạn động chuyên dùng cho chế độ ngắn hạn Biểu đồ phụ tải ngắn hạn tính trục động trình bày hình 6.4 5.4.2.1 Chọn cơng suất động dài hạn làm việc chế độ ngắn hạn Giả thiết động dài hạn chọn có cơng suất định mức Pđm mô men định mức Mđm Trong chế độ ngắn hạn với thời gian tlv tăng cơng suất phụ tải đến giá trị Plv = xPđm hay Mlv = xMđm, phải tính tốn thời gian làm việc cho phát nóng động đạt giá trị cho phép cp = Pdm K dm Vdm = Adm Adm Trong đó: (6.5) Kđm : tổn thất định mức bất biến Vđm: tổn thất định mức biến đổi Giá trị phát nóng ổn định kho động làm việc với công suất Plv là: ’ôđ = Plv K dm x 2Vdm = Adm Adm (6.6) Xuất phát từ đường cong phát nóng (t), xác định max = cp = ’ôđ(1 e - t lv T ) (6.7) Đồng thời ta đặt = Kđm/Vđm x = M/Mđm, sau biến đổi tìm mô men Mlv cho phép thời gian tlv γ +1 Mlv = Mđm - e t lv / T γ (6.8) Giá trị Mlv tìm khơng vượt giá trị cho phép theo đ.kiện tải mô men động Từ biểu thức (6.8) tìm thời gian làm việc với Mlv tlv =1/T = M đm M lv 2 M lv M đm (6.9) Nếu phụ tải biến đổi hình 6.5 giá trị mơ men tính công thức đẳng trị: Mđm = M12 t + M 22 t + M 2n t 3n t lv (6.10) Để chọn công suất động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn ta phải dựa vào công suất làm việc yêu cầu Plv giả thiết hệ số tải công suất x để chọn sơ Giáo trình Truyền động điện 125 Trường cao đẳng nghề Nam Định động dài hạn Từ xác định thời gian làm việc cho phép động vừa chọn Việc tính chọn tính lặp nhiều lần cho tlv tt tlv yc P Pnh Pc ’ôđ ôđ P1 P2 (2) Pđt (1) t tlv t t2 t1 Hình 6.4 Đồ thị phụ tải ngắn hạn không đổi đường cong phát nóng nguội lạnh động chế độ ngắn hạn Đường (1): Pđm=Plv; Đường (2): Pđm Mc max Kiểm nghiệm mô men khởi động: MkđĐC Mc mở máy Ta thấy việc kiểm nghiệm theo yêu cầu tải mô men mô men khởi động thực dễ dàng Riêng yêu cầu kiểm nghiệm phát nóng khó khăn, khơng thể tính tốn phát nóng động cách xác Tuy vậy, gần sử dụng phương pháp kiểm nghiệm phát nóng gián tiếp thông qua đại lượng điện 5.6.1 Kiểm nghiệm phát nóng động phương pháp tổn thất trung bình Xuất phát từ biểu thức: t t ΔPi i = (1 e τ ) + bđi e τ A P (6.19) Pc P2 P4 P3 P5 P1 2 3 1 t1 (a) t2 t3 t4 t5 t (b) Hình 6.10 Đường cong hiệu suất động (a), đồ thị phụ tải; (b) cách xác định Thay giá trị tổn thất công suất Pi giai đoạn vào (6.19) tính tốn gần ta có tổn thất trung bình: Ptb= ΔP1t + ΔP2 t + + ΔPi t i t + t + + t i Như ta có điều kiện kiểm nghiệm, nếu:Ptb PđmĐC Giáo trình Truyền động điện (7.20) 130 Trường cao đẳng nghề Nam Định Khi động chọn thoả mãn điều kiện phát nóng Việc tính Pi, dựa vào đồ thị P(t) (t) động (hình 6.12) PđmĐC xác định theo cơng thức: PđmĐC = Pđm 1- dm (6.21) dm Đối với động có quạt gió tự làm mát biểu thức (6.20) phải tính đến khả suy giảm truyền nhiệt dừng máy, khởi động hãm ta có: Pt i i Ptb = (6.22) t k t t lv Trong đó: hệ số giảm truyền nhiệt khởi độngvà hãm: = 0,75 động chiều = 0,5 động xoay chiều tk thời gian khởi động hãm 5.6.2 Kiểm nghiệm phát nóng động theo đại lượng dòng điện đẳng trị P = K + V = K + bI2 Xuất phát từ biểu thức: Trong đó: (6.23) + K tổn thất khơng đổi, + V tổn thất biến đổi, V = bI2, + b hệ số Như tương đương với biểu thức Ptb ta có biểu thức dòng điện đẳng trị: n i i Iđt = I t t t t k Điều kiện kiểm nghiệm: o (6.24) lv Iđt IđmĐC Để tính tốn giá trị Iđặc tính ta phải tính q trình q độ Giả thiết ta có kết tính dòng điện i(t) có dạng đường dòng điện liên tục (hình 6.13) Dùng phương pháp bậc thang để xác định Ii ti Trong trường hợp đường cong dòng điện có dạng tăng trưởng lớn (hình 6.14) ta dùng cơng thức tính gần đúng: Ii = I di I ci +I2/3 (6.25) Trong Iđi, Ici xác định theo đồ thị hình 6.15 Giáo trình Truyền động điện 131 Trường cao đẳng nghề Nam Định i i I2 I5 I3 I1 I1 I2 I3 … I4 I5 I4 I6 I7 … I8 t t1 t2 t3 t4 t1 t5 Hình 6.11: Đồ thị I = f(t) dạng đường cong liên tục t9 t5 Hình 6.12: Đồ thị I = f(t) dạng đường cong gãy khúc 5.6.3 Phương pháp mô men đẳng trị Phương pháp kiểm nghiệm động theo điều kiện phát nóng gián tiếp mơ men suy từ phương pháp dòng điện đẳng trị, mơ men tỷ lệ với dòng điện M = C.I (C hệ số tỷ lệ) Đối với động chiều điều kiện thoả mãn từ thông động không đổi Đối với động xoay chiều không đồng bộ: M = CmI22cos2 (6.26) Ta cần phải có = const cos2 = const (gần tốc độ định mức ĐC) Công thức kiểm nghiệm: Mđt = Mđộng Mđt n ∑M t Tck i i (6.27) (6.28) 5.6.4 Phương pháp công suất đẳng trị Trong truyền động tốc độ thay đổi P ~ M, dùng đại lượng cơng suất đẳng trị để kiểm nghiệm phát nóng: Pđộng Pđt Pđt = n ∑P t Tck i i (6.29) (6.30) Trong thực tế giản đồ phụ tải, tốc độ truyền động thay đổi lớn trình khởi động hãm Giáo trình Truyền động điện 132 Trường cao đẳng nghề Nam Định MỤC LỤC Bài 1: CÁC ĐẶC TÍNH CƠ VÀ CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.2.1 Sơ đồ đặc điểm 1.2.2 Phương trình đặc tính 1.2.3 Ảnh hưởng thông số đặc tính 1.2.4 Cách dựng đặc tính 1.2.5 Khởi động tính tốn điện trở khởi động 11 1.2.6 Đặc tính trạng thái hãm 15 1.3 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP 21 1.3.1 Sơ đồ phương trình đặc tính điện, đặc tính 21 1.3.2 Cách dựng đặc tính điện, đặc tính tự nhiên nhân tạo 23 1.3.3 Khởi động tính điện trở khởi động 25 1.3.4 Các trạng thái hãm 27 1.4 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ 29 1.4.1 Các đặc tính 29 1.4.2 Ảnh hưởng thông số tới đặc tính 33 1.4.3.Cách vẽ đặc tính tự nhiên đặc tính biến trở 36 1.4.4 Khởi động xác định điện trở khởi động 38 1.4.5 Đặc tính trạng thái hãm 39 1.5 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ 43 1.5.1 Các đặc tính 43 1.5.2.Khởi động hãm ĐC ĐB 45 Bài 2:ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 47 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 47 2.2 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 47 Bài 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 52 3.1 KHÁI NIỆM CHUNG 52 3.2 NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 53 3.3 NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ MẠCH PHẦN ỨNG 56 3.4 NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH TỪ THÔNG ĐỘNG CƠ 57 3.5 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHÁT ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU (F Đ) 59 3.5.1 Sơ đồ hệ F Đ đặc tính 59 3.5.2 Các chế độ làm việc hệ F Đ 61 3.5.3 Đặc điểm hệ F Đ 64 3.6 HỆ THỐNG CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN DÙNG TIRISTOR ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP (HỆ T Đ) 64 3.6.1 Hệ thống truyền động điện T Đ đặc trưng 64 3.6.2 Các chế độ làm việc trình xảy hệ T Đ 66 3.6.3 Đặc tính hệ thống truyền động điện T Đ 69 3.6.4 Hệ thống truyền động T Đ chiều đảo chiều quay 75 3.6.5 Các hệ thống truyền động điện điều chỉnh xung áp – động điện chiều kích từ độc lập ( XA – Đ) 85 3.6.6 Ưu điểm, nhược điểm hệ xung áp – động chiều 93 Bài 4: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 95 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG 96 4.2 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ĐỘNG CƠ 96 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRỞ MẠCH RÔTO 98 4.4 ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT TRƯỢT 99 4.5 ĐIỀU CHỈNH SỐ ĐÔI CỰC 103 Giáo trình Truyền động điện 133 Trường cao đẳng nghề Nam Định 4.5.1 Nguyên lý điều chỉnh 103 4.5.2 Các động đa tốc sơ đồ đổi nối thực tế 104 4.6 ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ NGUỒN CẤP CHO ĐỘNG CƠ 107 4.6.1 Mô tả động KĐB dạng đại lượng véc tơ 107 Chế độ MF 114 4.6.2 Điều chỉnh tần số điện áp 114 Hình 5.16: Ngun lí tạo điện áp xoay chiều pha 116 Bài 5: CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN 119 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 120 5.1.1 Khái niệm: 120 5.1.2 Các tiêu chất lượng 120 5.2 PHƯƠNG TRÌNH PHÁT NĨNG VÀ LÀM NGUỘI MÁY ĐIỆN 120 5.3 CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN TRONG HỆ TĐĐ 122 5.3.1 Chế độ làm việc dài hạn: 123 5.3.2 Chế độ làm việc ngắn hạn: 123 5.3.3 Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại: 123 5.4 CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TĐĐ KHÔNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 124 5.4.1 Chọn công suất động làm việc cho tải dài hạn 124 5.4.2 Chọn công suất động làm việc ngắn hạn 125 Hình 6.5 Đồ thị phụ tải 126 ngắn hạn biến đổi 126 5.4.3 Chọn công suất động cho phụ tải ngắn hạn lặp lại 126 5.5 CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TĐĐ CĨ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 128 5.6 KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 130 5.6.1 Kiểm nghiệm phát nóng động phương pháp tổn thất trung bình 130 5.6.2 Kiểm nghiệm phát nóng động theo đại lượng dòng điện đẳng trị 131 5.6.3 Phương pháp mô men đẳng trị 132 5.6.4 Phương pháp công suất đẳng trị 132 Giáo trình Truyền động điện 134 ... r1 /2; X1YY = x1 /2; R2YY = r2 /2; X2YY = x2 /2 (5.17) Điện áp dây quấn pha UfYY = u1, vậy: sth ,YY Mth ,YY R2' YY R12YY ( X 1YY X 2' YY )2 r2' r 12 x nm 3(U1 f )2 20 YY ( R1YY R12YY... độn cho hệ thống truyền động điện có điều chỉnh tốc độ Giáo trình Truyền động điện 119 Trường cao đẳng nghề Nam Định 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1.1 Khái niệm: Muốn hệ thống truyền động điện tự động. .. Rr ) L2r s F(s) Rr ) L2r s F(s) Biên độ véc tơ từ thông stato: s = U sLs o Mô men điện từ động : M= U s2 L2m R r 2o s F (s) Giáo trình Truyền động điện (5.50) (5.51) (5. 52) (5.53)