- Dựa vào các thơng số của động cơ và đặc tính vạn năng vẽ được đặc tính cơ, đặc tính cơ điện tự nhiên.
3.2.2.Chỉ tiêu chất lượng tĩnh (chế độ xác lập)
a. Sai số tốc độ (hệ số trượt tĩnh) s%:
Là đại lượng đặc trưng cho sự chính xác duy trì tốc độ đặt (đ): (3-1)
- Tốc độ làm việc thực của động cơ
đ – Tốc độ đặt của hệ truyền động. Thơng thường khi tính tốn lấy tốc độ đặt bằng tốc độ khơng tải lý tưởng để tiện so sánh, đánh giá hệ truyền động.
c – Độ sụt tốc độ khi mơmen tải thay đổi từ Mc = 0 đến Mc = Mđm. Sai số tốc độ càng nhỏ, điều chỉnh tốc độ càng chính xác và lý tưởng ta cĩ hệ điều chỉnh tốc độ tuyệt đối chính xác khi s% = 0. Thực tế người ta phải thiết kế các hệ truyền động điện điều chỉnh cĩ độ chính xác đáp ứng yêu cầu cơng nghệ của máy sản xuất như truyền động chính xác của máy cắt gọt kim loại yêu cầu s% 10%, truyền động ăn dao s % 5%,…
Nếu tốc độ khơng tải lý tưởng của hệ khơng xác định thì sai số tinh được tính như sau: 0 – tốc độ tải nhỏ nhất Mmin; – tốc độ khi tải M = Mmin + Mđm. Nếu đặc tính cơ là đường thẳng thì từ quan hệ:
nên:
Như vậy, sai số tốc độ phụ thuộc vào độ cứng của đặt tính cơ , tốc độ đặt khi khơng tải lý tưởng o và phụ tải trên trục động cơ Mc.
Hình 3.2: Xác định sai số tốc độ và dải điều chỉnh
b. Dải điều chỉnh tốc độ D:
(3-2)
Ví dụ: Phần lớn các máy hiện đại đều yêu cầu giải điều chỉnh rộng. Ở máy cán thép cĩ D = 5 –25, máy giấy 3 – 20, máy cắt kim loại, máy lái tàu thủy cĩ thể đến 200, hoặc lớn hơn,…
D càng lớn càng tốt. Tuy nhiên, giá trị max bị hạn chế bởi độ bền cơ học của động cơ, điều kiện chuyển mạch của cổ gĩp (động cơ điện 1 chiều) nên thơng thường giới hạn max (2 3) đm. Tuy nhiên, các máy điện chế tạo đặc biệt thì cĩ max cao hơn và cĩ chỉ dẩn riêng .
Tốc độ nhỏ nhất T min trong dải điều chỉnh bị chặn bởi yêu cầu về mơmen khởi động, khả năng quá tải và sai số tốc độ cho phép.
Cũng cĩ trường hợp phối hợp 2 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng điện như: Thay đổi điện áp phần ứng động cơ điện một chiều (tốc độ sẽ thay đổi từ min đến đm) và phương pháp thay đổi từ thơng kích từ (tốc độ sẽ thay đổi từ đm đến max). Khi đĩ ta cĩ “hệ điều chỉnh 2 vùng tốc độ” và đạt được dải điều chỉnh rộng:
(3-3)
Là sự chênh lệch giữa 2 cấp tốc độ liền nhau, được đánh giá bằng hệ số tinh:
(3-4)
Hệ số tinh càng nhỏ càng tốt, vì càng dễ chọn được tốc đo ọtối ưu theo yêu cầu cơng nghệ .Trường hợp lý tưởng là 1 khi đĩ ta cĩ điều chỉnh vơ cấp. Các hệ điều chỉnh cĩ cấp thì 1.
Muốn tăng độ tinh ta phải đặt phần tử điều chỉnh (bộ phận đặt tốc độ) trong mạch cơng suất nhỏ như mạch kích từ của các máy điện, mạch vào của các bộ khuếch đại. Các mạch này cĩ dịng điện nhỏ nên cho phép dùng những khí cụ nhỏ và điều chỉnh trơn như chiết áp, biến trở. Nếu phần tử điều chỉnh đặt trong mạch cơng suất lớn, ví dụ dùng điện trở phụ trong mạch phần ứng, thì rất khĩ điều chỉnh tinh. Khi đĩ vì dịng lớn nên thường phải dùng các tiếp điểm cơng tắc tơ để thay đổi điện trở, và do đĩ bắt buộc phải điều chỉnh thơ (nhảy cấp).
d. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh của động cơ và đặc tính tải của máy sản xuất:
Với các động cơ thì chế độ làm việc tối ưu thường là chế độ định mức của động cơ. Để sử dụng tốt động cơ khi điều chỉnh tốc độ cần lưu ý đến các chỉ tiêu như: Dịng điện động cơ khơng vượt quá dịng định mức; bảo đảm khả năng quá tải về mơmen (trong khoảng thời gian ngắn); bảo đảm yêu cầu về ổn định tĩnh khi cĩ nhiễu, …trong tồn dải điều chỉnh. Bên cạnh đĩ nếu động cơ làm việc non tải thì hiệu suất của máy sẽ thấp, tổn hao lớn, cos
giảm…
Vì vậy khi thiết kế hệ truyền động cĩ điều chỉnh tốc độ, người ta thường chọn hệ truyền động cũng như phương pháp điều chỉnh sao cho đặc tính điều chỉnh của hệ bám sát yêu cầu đặc tính của phụ tải. Nếu bảo đảm được điều kiện này thì tổn thất trong quá trình điều chỉnh sẽ nhỏ nhất.
e. Hướng điều chỉnh:
Hướng điều chỉnh là chiều hướng biến đổi tốc độ so với giá trị tốc độ trên đặc tính cơ bản. Cĩ thể điều chỉnh dưới cơ bản ( < cb), hoặc trên cơ bản ( > cb). Đa số các phương pháp là điều chỉnh dưới cơ bản. Cũng cĩ những hệ thống cho phép điều chỉnh cả hai hướng, ví dụ hệ máy phát động cơ
một chiều, hệ biến tần – động cơ xoay chiều, hệ tầng máy điện. Hệ điều chỉnh hai hướng cĩ dải rộng nên được coi là tốt.
f. Miền tải điều chỉnh tốc độ cĩ hiệu quả:
Nếu trong tồn bộ phạm vi biến đổi của tải cĩ thể điều chỉnh được tốc độ làm việc trong dải mong muốn thì hệ điều chỉnh là một hệ tốt. Cũng cĩ những phương pháp chỉ bảo đảm điều chỉnh được tốc độ trong một miền mơmen nhất định, ngồi miền đĩ thì khơng điều chỉnh được hoặc điều chỉnh khơng đáng kể (khơng hiệu quả). Về chỉ tiêu này, hệ nào cĩ khả năng điều chỉnh tốc độ khơng tải lý tưởng sẽ là hệ tốt. Ta gọi nĩ là hệ điều chỉnh triệt để.
g. Khả năng tự động hĩa:
Nếu hệ truyền động điều chỉnh cĩ khả năng tự động hĩa thì cĩ thể cải thiện các chỉ tiêu như độ chính xác điều chỉnh, dải điều chỉnh, độ tinh v.v …. Muốn vậy, người ta cố gắng sử dụng các phần tử và linh kiện điều khiển như van điều khiển, kháng bão hịa, khuếch đại máy điện v.v …. để làm phần tử điều khiển . Khi đánh giá các hệ truyền động điện hiện đại khơng thể khơng đề cập đến các chỉ tiêu này. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
h. Tính kinh tế:
Tính kinh tế cĩ ý nghĩa rất quan trọng. Nhiều trường hợp nĩ là chỉ tiêu quyết định phương án truyền động điện. Để đánh giá tính kinh tế, ta phải xét đến năng suất của máy sản xuất do phương án truyền động đem lại, vốn đầu tư cơ bản, chi phí vận hành, độ tin cậy, tính phổ cập của thiết bị và các chỉ tiêu năng lượng khi làm việc ở tốc độ điều chỉnh.
Chỉ tiêu năng lượng bao gồm hiệu suất và hệ số cơng suất. Chúng càng lớn càng tốt. Nếu trong một chu kỳ, hệ thống phải làm việc với nhiều tốc độ xác lập từ min đến max thì ta đánh giá các chỉ tiêu này theo giá trị trung bình:
max min max min 1 ( ) tb d max min max min 1 cos tb cos ( )d
Muốn vậy, đối với từng phương pháp hoặc từng hệ thống điều chỉnh ta phải tìm quan hệ giữa hiệu suất và cos theo tốc độ.
Để rút ra kết luận về tính kinh tế của một hệ ta phải tính tốn cẩn thận, khơng nên chỉ dựa vào những nhận xét sơ bộ trực quan. Cĩ trường hợp một hệ phức tạp cĩ vốn cơ bản lớn, nhưng nhờ khả năng điều chỉnh tinh trong một
dải rộng nên tạo ra cho máy sản xuất một năng suất cao, kịp hồn vốn trong một thời gian ngắn; hệ thống đĩ lại rất kinh tế.
i. Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh:
Để tính tốn hoặc dự đốn tổn thất ở trạng thái làm việc ổn định bất kỳ, chỉ cần xác định được giá trị của các loại tổn thất trong hệ thống ở một chế độ làm việc xác định (thường là chọn chế độ làm việc định mứct), sau đĩ cĩ thể xác định được tổn thất ở chế độ khác theo phương pháp tính đổi. Dưới đây, mơ tả nguyên tắc tính tốn tổn thẩt của máy điện quay.
- Tổn thất nhiệt trong dây quấn: P1 ~I2. - Tổn thất trong mạch từ:
+ Tổn hao do từ trễ trong đĩ là hệ số phụ thuộc vào từng loại vật liệu từ, n là số mũ (n= 1,6 2), V là thể tích vật liệu từ.
+ Tổn hao do dịng xốy: với là hệ số phụ thuộc vào hình dáng và loại vật liệu từ.
Cĩ thể dùng cơng thức kinh nghiệm, gần đúng coi tổn thất trong mạch từ như sau: PFe ~ B2f1,3.
- Tổn thất cơ học do chuyển động vầ quạt giĩ tỷ lệ với 3, tổn thất do ma sát tỷ lệ với . Nĩi chung tổn thất cơ học là hàm số của tốc độ quay:
Pcơ=f().
Ở mỗi phần của mạch lực lại cĩ thể chia thành hai loại: - Tổn thất khơng đổi P0.
- Tổn thất biến đổi phụ thuộc vào bình phương dịng điện PCu.
Tĩm lại, chất lượng của một hệ truyền động điện điều chỉnh thể hiện nhiều chỉ tiêu. Đánh giá tổng hợp các chỉ tiêu đĩ là một bài tốn khĩ. Vì vậy đối với từng phương pháp và từng hệ thống điều khiển tốc đọ, bên cạnh việc phân tích bản chất các hiện tượng vật lý, cần chú ý các chỉ tiêu đã nêu.