Tài liệu Đề tài "thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện" ppt

Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện Phần thứ hai: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ Trong việc chọn thiết bị ở các hệ thống truyền động điện có ý nghĩa rất quan trọng. Mục đích của nó là giảm vốn đầu tư, nhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Trong việc tính chọn thiết bị điện vấn đề chọn công suất động quyết định tứi các thiết bị cần chọn sau này. Chọn công suất nhỏ hơn công suất yêu cầu thì động cơ sẽ làm việc quá tải, Do đó vật liệu cách điện sẽ nhanh chóng lão hoá, động cơ chóng hỏng. Khi chọn đọng cơ có công suất lớn hơn yêu cầu thì sẽ làm tăng vốn đầu tư, động cơ sẽ làm việc ở trạng thái non tải,do vậy không tận dụng hết khả năng công suất của động cơ, khả năng phát nhiệt và hiệu suất thấp đồng thời chọn các thiết bị kèm theo cũng tốn kém. Do vậy việc chọn thiết bị cần đảm bảo sao cho hợp lý và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. 1.Chọn động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Từ điều kiện yêu cầu : P=3,2 KW, n=750 v/ph → ta chọn được động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các thông số sau: loại P (KW) I H (A) U H (V) L Ư∑ (H) r Ư ( Ω ) n H (Vg/Ph) GD 2 (N.m 2 ) Π -52 3,2 19 220 0,088 1,85 750 4 2.Chọn máy biến áp chỉnh lưu. Để chọn được máy biến áp ta phải tính toán các thông số của nó. a. Điện áp thứ cấp máy biến áp: Theo công thức kinh nghiệm : U 2ba =K n .K a .K v .U đm Trong đó: K n : Hệ số dự trữ điện áp xét tới khả năng sụt điện áp trên lưới thường lấy K n =1,1 1,5. ÷ K a : Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu K a =1,11. K v : Hệ số dự trữ xét tới sụt áp trong máy biến áp và sụt áp trong chuyển đổi, thường lấy K v =1,05. Thay số vào ta được: U 2ba =1,2.1,11.1,05.220=336 (v). Vậy điện áp thứ cấp của máy biến áp là 336(v). 37 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện b. Dòng điện thứ cấp máy biến áp: Ta có: I 2ba =K I .I H =1,11.19=21,09(A) ≈ 21(A). Trong đó: K I :Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ K I =1,11. I H :Dòng điện định mứccủa động cơ I H =19(A). c. Dòng điện sơ cấp máy biến áp: I 1ba =K ba .I 2ba = 336 380 .19=16,7999(A) d. Công suất: S= SS12 2 + Với: S 1 =U 1ba .I 1ba = 336.21,09 = 7086,24 (VA) S 2 = U 2ba .I 2ba = 380.16,799 = 6383,9996 (VA) ⇒ S = 7086 24 6383 9996 2 ,,+ = 6735,1995(VA) Từ các thông số trên ta chọn máy biến áp có số liệu sau: S (KVA) U 1đm (V) U 2đm (V) I 1đm (A) I 2đm (A) U KA % U KP % 7 380 336 21 16,799 1 5 3. Chọn van mạch động lực. Để chọn các van trong sơ đồ mạch động lực ta dựa vào các điều kiện về: + Dòng điện trung bình cực đại chảy qua van. + Điện áp ngược cực đại đặt lên van khi van khoá. Ta có: Dòng điện trung bình chảy qua Triristor tring sơ đồ: I ttb = I H 2 . ()πα π − ta suy ra dòng điện trung bình cực đại chảy qua van: I ttbmax = I H 2 .K m =2. I H 2 =I H =19(A) K m : Hệ số kể đến dòng điện mở máy K m =2. Dòng điện trung bình chảy qua điốt trong sơ đồ chỉnh lưu: I đtb = I H 2 . () π α π + 38 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện ta suy ra dòng điện trung bình chảy qua điốt là: I đtbmax =I h .K m =2.19=38(A) điện áp ngược cực đại đặt lên các van trong sơ đồ đều được tính theo công thức: U Đngmax =U Tngmax = 2. .U 2ba = 2 .336=475,18(v) Từ các số liệu tính toán trên ta phải chọn Tiristor thoả mãn các điều kiện sau: [ I ] I ttb ≥ ] ttbmax .K 1 =19.2=38(A) trong đó: K 1 là hệ số dự trữ dòng cho Tiristor [ U U Tng max ≥ T ngmax .K 2 =475,18.2=950(V) với K 2 =2 là hệ số dự trữ điện áp ngược cho Tiristor, qua đó ta chọn được các Tiristor có các thông số sau:(tra sách điện tử công suất) Ký hiệu I (A) U ng (V) Δ U (V) t m ( s) μ t kk ( μ s) I đk (A) U đk (V) I rò (mA) di dt A sμ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ du dt V sμ ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ T-50 50 1000 0,85 20 200 0,3 7 10 10 20 Ta phải chọn các điốt có: [ U Dng max ] ≥ U ngMax .K 3 = 475,18.2 = 950 (V) Trong đó k 3 = 2 :Hệ số dự trữ điện áp ngược cho Tiristor [I ĐTB ] I ≥ TBMax . K 4 = 38.2 = 76 (A). Trong đó K 4 là hệ số dự trữ dòng điện cho Điốt, từ đó ta chọn loại Điốt có thông số như sau : Mã hiệu U ngmax (V ) I (A) Δ U(V) I dò (mA) B-200 1000 200 0,7 5 4. Tính mạch R-C Mỗi khi các van bị khoá bằng điện áp ngược các điện tích tụ trong các lớp bán dẫn sẽ đổi ngược hành trình, gây ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian rất ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược sẽ gây ra SĐĐ cảm ứng, có thể làm hỏng van. Vậy để bảo vệ các van tránh khỏ hiện tượng qua áp ta dùng mạch R-C mắc song song với các van . Để xác định giá trị R-C ta sử dụng các giản đồ H VII - 12- 13 (sách điện tử công suất ứng dụng Tiristor). Chọn ξ = 0,6. + Xác định hằng số thời gian RC của mạch bảo vệ sử dụng H VII- 13, nối hai điểm AB bằng một đường thẳng : 39 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện Điểm A : du dt u == 20 2 336 0 042 . , Điểm B : ξ = 0,6. Từ đó ta tìm được điểm C, suy ra hằng số thời gian RC = 5 s μ + Xác định R, sử dụng bản H VII- 12, xuất phát từ giá trị = 0,6 ta chọn được T ξ max =R/U = 0,6. Giả thiết I Max =2.I đm =2.19 = 38 (A) suy ra R = 06 06 2 336 38 7 105 ,. ,. . ,( U I Max == )Ω ⇒ R = 8 ( Ω ). Xác định C : C = 5 8 0 625= ,(μs ) 5. Mạch RC bảo vệ quá áp Ta thấy khi dòng cắt không tải của MBA gây ra một SĐĐ lớn (do sự biến thiên của dòng điện từ hoá)trong mạch có thể làm hỏng các van. Để bảo vệ các van trong trường hợp này ta dùng mạch RC mắc ở đầu ra của MBA, mục đích tạo thành mạch dao động làm giảm tốc độ biến thiên du/dt R và C được chọn theo công thức kinh nghiệm sau: C 1 = 55 1 02 2 2 . (). I KU F − μ . I 02 dòng điện không tải quy đổi về phía thứ cấp MBA, U 2 = 336 (v) k = 1,3 hệ số tăng cho phép. từ đó xác định được : C 1 = 55 0 7 1 3 1 336 13 ., (, ). , − =μF R 1 = 0,52. U I 2 02 2 052 336 072 356 57==,. , ,()Ω . 6.Tính chọn cuộn kháng lọc mạch một chiều Để điện áp đưa vào được bằng phẳng, để cho dòng điện qua động cơ được đảm bảo liên tục trongphạm vi làm việc của nó đấu ra của bộ biến đổi phải mắc nối tiếp với cuộn kháng sau bằng, cuộn kháng sau bằng phải đáp ứng được các yêu cầu sau đây • Đảm bảo cho bộ chỉnh lưu khi làm việc ở chế độ dòng liên tục trong phạm vi 40 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện biến đổi của phụ tải (từ không tải tới dòng định mức của động cơ). • Hạn chế thành phần xoay chiều của dòng điện sao cho sóng hài bậc cao qua nó nhỏ hơn (3÷5)%I dm của động cơ. Các bước tính toán: L CK = 47 2 . .%. U I H ωβ . Với β% là tỷ số % của I a /I H I a giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều i a của dòng điện I H thông thường ta chọn I a = 0,005.I d =0,005.19 = 0,095. từ đó ta tính được : L CK = 47 366 2 3 14 5019 5 2342 . ., . . ,(= mH) . 7. Tham số phần ứng động cơ a/Điện trở mạch phần ứng động cơ R ∑ = α(r ư + r cf + R BA + R TX ). Trong đó : α = 1,2 là hệ số quy đổi điện trở về nhiệt độ 75 0 C. r ư = 1,29 là điện trở mạch phần ứng. r cf = 0,55 điện trở cực từ phụ. r tx điện trở tiếp xúc chổi than và điện trở than, ta có Δ U tx = 2 (V). R TX = Δ Ω U I TX H == 2 19 0 105,() . R BA điện trở MBA được quy đổi về phía thứ cấp, được tính: R BA = UU KI Ka dm ba dm %. (). ,. ., . ,( 1 2 1 2 0 1380 336 380 16 7999 100 0 2915= ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ =Ω ). Vậy : R ∑ =1,2(1,29 + 0,55 + -,2915 + 0,105) = 2,6838 ( Ω ). b/Hằng số cấu tạo động cơ K E = C E φ đm = UrrrI n Hucftx H −+ H +α.( ). . K E = 220 1 2 1 29 0 55 0 105 19 750 029 −++ = ,.(, , , ). , . K Đ = 11 029 3 448 K E == , ,. 41 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện 8.chọn điện trở hãm động năng Khi hãm động năng động cơ kích từ độc lập ta cắt phần ứng động cơ ra khỏi lưới điện và đóng vào một điện trở R H . Tuỳ vào giá trị của R H mà thời gian hãm nhanh hay chậm. Ta chọn điện trở hãm sao cho dòng điện hãm ban đầu nằm trong giới hạn cho phép I H =(2÷2.5)Iđm động cơ. Các bước tính toán: R ư + R H = E I Ucp I ưcp là dòng điện cực đại cho phép của phần ứng và I ưcp ≤ 2,5 I đm I H = I ưcp = E RR K RR uH En uH + = + . ≤ 2,5 I đm Trong đó R ư = (1,29 + 0,55 + 0,105) = 1,945(Ω) K E =0,29 suy ra I H = 2,5 I đm =2,5.19 = 47,5 (A) vậy R H = 750 0 29 38 1 945 ., . ,− = 3,778 (Ω) , Lấy R H = 4(Ω). 9. Chọn máy phát tốc Chọn máy phát tốc có số liệu sau: Mã hiệu U đm (V) I đm (A) n(v/p) R ưΣ (Ω) T-100 100 0,08 750 200 Hệ số truyền của máy phát tốc k FT = U n FT FT = 100 750 =0,1333 (vg/p) Tỉ số truyền của bộ truyền i= n n FT DC = 750 750 =1 Hệ số truyền của máy phát tốc với trục động cơ γ 1 = k i FT = 01333 1 , =0,1333 Điện áp ra của MFT được đưa vào bộ khuếch đại trung gian nên chỉ lấy một phần qua triết áp U H ≤ 8 (V) mà U H =γ.n vậy γ= 8 750 =0,010667 (v.Vg/Ph) 10. Tính hệ số khuyếch đại trung gian (KDTG) • Để tính chọn được khối này ta phải xác định được hệ số khuếch đại của chúng. • KDTG của cả hệ thống được tính theo điểm thấp nhất của đặc tính cơ vì tương 42 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện ứng với điểm này độ sụt tốc độ là cực đại nên hệ số KDTG là cực đại. • Hệ số khuếch đại của cả hệ thống K=K TG K Đ K π trong đó K TG hệ số khuếch đại của khâu trung gian K Đ hệ số khuếch đại của động cơ K π hệ số khuếch đại của bộ biến đổi Sơ đồ khối của hệ thống: Phương trình đặc tính của hệ thống: n= UK K IR KKK K cd TG u u TG D D .) π π γ − + ∑ 1 • Độ sụt tốc ứng với đặc tính cơ thấp nhất Δ nSn S n D xx == min max 0 0 mà S nn n n n x odm odm = − =− . max max max 0 00 1 n n S o odm x max . = − 1 (1) Δ nS n SD x dm x = − . () 0 1 (2) mặt khác Δn IR KKK K uu TG D D = + ∑ . 1 γ π từ (1) và (2) suy ra: S n SD x dm x . () 0 1 − = IR KKK K uu TG D D . ∑ +1 γ π Vậy K= 1 1 1 γ IR K S Sn uu D x xdm ∑ − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ () . (3) 43 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện Với * K Đ = 3,448 • Kπ hệ số khuếch đại của bộ biến đổi được xác định bằng cách xây dựng đặc tính phụ tải: Kπ= Δ Δ Δ Δ U U U U r v d dk = Muốn xây dựng đặc tính phụ tải ta phải xây dựng các quan hệ Ud f Udk f Ud f Udk = = ⎫ ⎬ ⎭ ⇒= () () () α α Xét quan hệ U d =f(α), từ phương trình điện áp chỉnh lưu: Ud= 2 π U 2. .(1+cos)= 2 π .338 . .(1+cos)=152,23 . .(1+cos) (4) Xét quan hệ U dk =f(α), vì góc α phụ thuộc vào điện áp U dk với các giá trị của U dk khác nhau ta có các thời điểm mở van khác nhau, giá trị góc α thay đổi theo quy luật: α π = U dk U RCMAX ⇒=απ U dk U RCMAX Với U RCMAX = 10 (V) là điện áp răng cưa cực đại phụ thuộc vào dung lượng C. Ta có Udk=10.α/π (5) cho α biến thiên từ 0 đến 180 ở các hàm (4) và (5) ta vẽ được quan hệ U d và U dk dưới đây: Để đơn giản trong tính toán và trong giới hạn cho phép ta có thể tuyến tính hoá 44 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện đường cong. Khi đó xem hệ số khuếch đại của bộ biến đổi k π =const: kπ=tgϕ= Δ Δ U U d dk = − − 300 16 8 9076 , . =39,4 Từ biểu thức (3) thay số ta tính được K K= 1 0 010667 19 3 448 1 0 05 10 2 6838 0 05 750 1 , ., ( , ). ., ,. − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ =4082,2562 Vậy K TG = K KK D π .,., == 4082,2562 39 4 3 448 30 . 45 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện Phần thứ ba: XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TÍNH 1.Mục đích và ý nghĩa Xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống là xây dựng quan hệ giữa vân tốc hoặc mô men với dòng điện, ta chỉ cần xét quan hệ n = f(I) là đủ đối với loại động cơ một chiều kích từ độc lập. Khi xây dựng các quan hệ này đối với các hệ thống truyền động điện có những phần tử làm việc ở cả hai vùng tuyến tính và phi tuyến, cho nên khi xây dựng đặc tính tĩnh ta phải có những giả thiết sau:  Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với mạch từ chưa bão hoà.  Các hệ số động cơ là không đổi.  các phần tử trong mạch là các phần tử không quán tính. Với những giả thiết trên ta xay dựng đặc tính tĩnh của hệ thống gồm hai đường cơ bản như sau: 2. Xác định đặc tính tĩnh n=f(I ư ) Phần trước ta xây dựng được các đặc tính có tĩnh của động cơ: n = UK K cd HT HT . .1 + γ - R.K.I Du∑ +1 γK HT a. Xây dựng đặc tính cơ cao nhất Điểm định mức A 1 ( 19,750) Điểm không tải lý tưởng B 1 (0,no 1 ) Từ phương trình (1) ta có: U cđ . K HT = n.( 1 + γ.K HT ) + R ∑ .K Đ .I ư  U cđ = nKRK K HT D u HT .( . ) . .1 ++ ∑ I γ =  U cđ = 750 1 0 010667 4082 2562 2 6838 3 44819 4082 2562 .( , . , ) , . , . , + + = 8,227 (v) ⇒n 01 = UK K cd HT HT . .1 + γ = 8,227.4082,2562 1 0 010667 4082 2562+ ,., = 753,9 (v/f)  B B 1 = (o, 753,9). b. Xây dựng đặc tính cơ thấp nhất: 46 [...].. .Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện nđmmin = 750 ndm max = = 75 (v/f) 10 D toạ đô A2 (19,75) ⇒Ucđ = n02 = 75.(1 + 0,010667.4082,2562) + 2,6838.3,44819 = 0,86146(v) 4082,2562 0,86146.4082,2562 U cd K HT = =... n0 min Ta thấy ST% = 4,99% < [ST%] = 5% Do đó hệ thống đảm bảo yêu cầu về chất lượng tĩnh Trên đây là dạng của hai đường đặc tính tĩnh Phần thứ tư: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 47 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện 48 . 41 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện 8.chọn điện trở hãm động năng Khi hãm động năng động cơ kích từ độc lập ta cắt phần ứng động cơ ra. tục trong phạm vi 40 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện biến đổi của phụ tải (từ không tải tới dòng định mức của động cơ) . • Hạn chế thành