Chương 1: Khái quát chung về hệ truyền động động cơ - bánh đà tích hợp ổ từ chủ động.
1.3.1. Nguyên lý làm việc của bánh đà.
Bánh đà là khối đồng nhất được quay với tốc độ . Khi bánh đà quay đến tốc độ cho phép thì năng lượng tích lũy là.
1. . 2 2
E J (1.1)
Trong đó:
- E: là năng lượng động năng.
- J : là mơ men qn tính của phần quay.
- : là tốc độ quay. Mơ men qn tính phụ thuộc vào hình dạng và khối lượng của bánh đà, ví dụ
với rotor phổ biến hình trụ trịn, J có thể biểu diễn như sau:
2 4. GD J g (1.2) Trong đó: - 2 . .H . . 4 D G m g glà trọng lượng bánh đà (N) - D: là đường kính bánh đà ( )m - H : là độ dày bánh đà ( )m - m: là khối lượng bánh đà (kg)
- : là khối lượng riêng vật liệu chế tạo bánh đà (kg/m3)
- g: là gia tốc trọng trường( /m s2)
Ta thấy rằng động năng tích lũy của bánh đà tỷ lệ bậc 2 với tốc độ quay, tỷ lệ bậc 4 với đường kính bánh đà và tỷ lệ với khối lượng riêng của vật liệu chế tạo bánh đà. Các thông số đường kính, khối lượng và khối lượng riêng của bánh đà là các thông số cơ bản để thiết kế bánh đà. Các yếu tố bán kính và khối lượng là các thông số cấu tạo, về cơ bản để tăng các thơng số đó cũng đồng nghĩa với việc phải tăng kích thước thiết bị, chọn vật liệu có trọng lượng riêng lớn do đó tăng giá thành hệ thống. Mặt khác khi kích thước lớn, khối lượng lớn sẽ ảnh hưởng đến khả năng làm việc ổn định, bền bỉ của hệ thống.
Chương 1: Khái quát chung về hệ truyền động động cơ - bánh đà tích hợp ổ từ chủ động.
1.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ truyền động động cơ – bánh đà.
Hệ truyền động cho bánh đà gồm máy điện và bộ biến đổi. Hệ truyền động có hai nhiệm vụ:
- Nạp năng lượng cho bánh đà, lúc đó máy điện nhận điện năng từ lưới thơng qua bộ biến đổi điện tử công suất, để quay bánh đà lên tốc độ tối đa (theo thiết kế), lúc này máy điện làm việc trong chế độ động cơ, ta có q trình biến đổi điện năng thành cơ năng.
- Phóng năng lượng từ bánh đà, khi lưới điện bị mất hoặc giảm điện áp, lúc đó bánh đà sẽ phóng năng lượng tích lũy, máy điện làm việc ở chế độ máy phát, phát năng lượng điện vào lưới thơng qua bộ biến đổi. Ta có quá trình biến đổi cơ năng thành điện năng.
1.3.3. Nguyên lý làm việc của ổ đỡ từ
Như phần trước đã giới thiệu và phân tích, trong hệ TĐ ĐC-BĐ có ổ từ, bánh đà quay ở tốc độ cao và lâu dài nên nhiệm vụ của ổ từ là thay cho ổ cơ để loại bỏ ma sát. Theo cấu hình chung hệ ổ từ gồm các phần dọc trục z (OTz) và hai cặp ngang trục
x1, y1 và x2, y2 (OTx1, OTy1 và OTx2, OTy2). Trong đó phần dọc trục nâng cả khối
lượng hệ quay gồm có bánh đà và rotor máy điện. Hai cặp ổ từ ngang trục cho trục X-Y có vai trị giữ trục quay của hệ nằm ở chính giữa các ổ từ và stator máy điện theo hướng ngang trục, như vậy về điều khiển ổ từ hình 1.6 có 5 bậc tự do.
Nguyên tắc cơ bản của nam châm điện
Nguyên lý làm việc của nam châm điện được trình bày trên hình 1.7. Một vật (vật liệu có độ từ thẩm cao, thường bằng sắt từ) có thể tương tác với một nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện (là một cuộn dây quấn quanh lõi sắt từ). Như trong hình 1.7, vật bằng sắt sẽ bị kéo bởi nam châm khi có dịng điện đi qua cuộn dây nam châm. Một đặc điểm cần lưu ý là lực tạo bởi nam châm điện chỉ tác động theo một chiều, tức là chỉ có thể hút chứ khơng thể đẩy vật.
Chương 1: Khái quát chung về hệ truyền động động cơ - bánh đà tích hợp ổ từ chủ động.