ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HỐ ThS KHƯƠNG CƠNG MINH HỌC PHẦN: CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHƯƠNG Đà nẵng 2021 CHƯƠNG 6: CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 6.4 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • Để tính chọn cơng suất động trường hợp cần phải biết yêu cầu sau: • Đặc tính phụ tải Pyc(), Myc() đồ thị Pc(t), Mc(t), (t), • Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D = max / min • Loại động định chọn ( chiều, xoay chiều, ) • Phương pháp điều chỉnh biến đổi trọng hệ thống TĐĐ • Hai u cầu nhằm xác định tham số Pyc.max Myc.max C6-1 6.4 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • Ví dụ: • + Đối với phụ tải truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh có P = const (xem hình 6-9a)   max max Mc Pc Mc Pc min min Pmax a) C6-1 Mmax Pc , Mc b) Hình 6-9: Các đặc tính Pc() Mc() Pc , Mc 6.4 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • Ta có công suất yêu cầu cực đại: Pmax = Pđm = const, mô men yêu cầu cực đại lại phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh: • + Đối với tải truyền động yêu cầu phạm vi điều chỉnh tốc độ, M = const (xem hình 6-9b) • Ta có: Pmax = Mđm.max • Hai u cầu loại động loại truyền động có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Nó xác định kích thước cơng suất lắp đặt truyền động, hai yêu cầu cho biết hiệu suất truyền động đặc tính điều chỉnh Pđ.ch(), Mđ.ch() truyền động Thường đặc tính điều chỉnh thường phù hợp với đặc tính phụ tải yêu cầu Pyc(), Myc() (xem hình -10) C6-1 6.4 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • Ta có cơng suất u cầu cực đại: Pmax = Pđm = const, mô men yêu cầu cực đại lại phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh:  max Mđ.ch Pđ.ch Pyc Myc min P Mmax Pc , Mc C6-1 Hình 6-10: Các đặc tính Myc(), Pyc() Mđ.ch(), Pđ.ch() 6.4 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • Tuy có trường hợp, người ta thiết kế hệ truyền động có đặc tính điều chỉnh khơng phù hợp mục đích đơn giản cấu trúc điều chỉnh • Ví dụ: Đối với tải P = const, sử dụng động điện chiều, phương pháp điều chỉnh thích hợp điều chỉnh từ thơng kích từ Nhưng ta dùng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng tính chọn công suất động cần phải xét yêu cầu Mmax (hình 6-11) C6-1  Pđm = Mmax max max Pyc Pđ.ch Myc min Mmax Pc , Mc Hình 6-11: Chọn động có đặc tính Pđ.ch() khơng phù hợp 6.4 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ • Vậy cơng suất động lúc khơng phải Pđm = Pyc mà: (6-50) • Như công suất đặt lớn D lần so với Pyc • Mặt khác việc tính chọn cơng suất động phụ thuộc vào phương pháp điều chỉnh tốc độ, ví dụ loại động động không đồng bộ, phương pháp điều chỉnh khác có đặc tính truyền động khác nhau, phương pháp điều chỉnh điện áp dùng tiristor có hiệu suất thấp so với phương pháp điều chỉnh tần số dùng biến đổi tiristor • Vì tính chọn công suất động bắt buộc phải xem xét tới tổn thất cộng suất P tiêu thụ công suất phản kháng Q suốt dải điều chỉnh • Do việc tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ cần phải gắn với C6-1 CHƯƠNG 6: CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ • • • • • • • 6.5 KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN Việc tính chọn cơng suất động mục coi giai đoạn chọn sơ ban đầu Để khẳng định chắn việc tính chọn chấp nhận được, ta cần phải kiểm nghiệm lại việc tính chọn u cầu kiểm nghiệm việc tính chọn cơng suất động gồm có: - Kiểm nghiệm phát nóng: ơđ  cp (6-51) - Kiểm nghiệm tải mô men: Mđm > Mc.max (6-52) - Kiểm nghiệm mô men khởi động: Mkđ  Mc.mởmáy (6-53) 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 C6-1 thể tính tốn phát nóng động cách xác 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.1 Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình: • - Giả sử có đặc tính tải Pc(t) đường cong phải hình thang hố đoạn đoạn coi có Pc = const (như hình 6-12) • Xuất phát từ phương pháp nhiệt sai cực đại (xem tài liệu tham khảo) với điều kiện xét chu kỳ xa điểm gốc toạ độ, lúc nhiệt sai động biến thiên theo quy luật xác định, • ta có: bđ = cc = x • Từ phương trình max(t) ta có:  x (1  e C6-1 t ck /  P1 ) (1  e t1 /  ).e (tck t1 ) /   (6-54) A Pn P2 [ t ck  ( t1  t )] /  t /   (1  e ).e   (1  e tn /  ) A A 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.1 Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình: Pc Pc2 Pc6 Pc3 Pc1 Pc5 Pc4 t t1 C6-1 t2 t3 t4 t5 Hình 6-12: Hình thang hố đặc tính tải 10 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.1 Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình: • Xem nhiệt sai ổn định x lượng tổn thất công suất trung bình Ptb gây ra, ta có: Ptb x  (6-55) A • Thay vào ta có: Ptb P1 t ck /  (1  e ) (1  e t1 /  ).e (tck t1 ) /   (6-56) A A Pn P2 [ t ck  ( t1  t )] /  t /   (1  e ).e   (1  e tn /  ) A A • Khai triển hàm e- x lấy số hạng đầu, ta có: Ptb tck P1 t1 P2 t2 Pn tn         A  A  A  A  C6-1 (6-57) 11 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.1 Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình: • Với giả thiết q trình làm việc: A = const,  = const, ta có: n n Pc.tb  P t c i i n t  P t c i i (6-58) tck i • Và động chọn phải đảm bảo: • Pđm.chọn  Pc.tb (6-59) • Trong thực tế, việc tính tốn Pi , Ptb dựa vào Pc(t) (Pc) động (xem hình 6-13): C6-1 12 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.1 Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình: • Và Pđm.chọn xác định theo cơng thức: Pđm.chon  Pđm   đm (6-60)  đm • Đối với động có quạt gió tự làm mát biểu thức (656) phải tính đến khả suy giảm truyền nhiệt dừng máy, khởi động hãm, ta có: n Pc.tb  P t  t   t  t c i i k (6-61) lv • Trong đó:  hệ số giảm truyền nhiệt khởi động hãm, •  = 0,75 (ĐM) ,  = 0,5 (ĐCKĐB) 13 • C6-1  = 0,5 (ĐM) ,  = 0,25 (ĐCKĐB) 6.5 KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.1 Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình: Pc Pc1 Pc1 Pc3 Pc5 Pc2 Pc4  5  2 1 4 C6-1 t1 t2 t3 tck t4 t5 Hình 6-13: Các đặc tính Pc(t) ( Pc ) t1 t 14 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.2 Kiểm nghiệm động theo đại lượng dịng điện đẳng trị: • Xuất phát từ biểu thức: • P = K + V = K + bI2 (6-62) • Trong đó: • K tổn thất cơng suất khơng đổi • V tổn thất công suất biến đổi, thường: V = bI2 • I dịng điện động • b hệ số tỷ lệ • Như tương đương với biểu thức Ptb ta có biểu thức n dòng điện đẳng trị: I 1 i (6-63) I đtr    t k    t0   tlv C6-1 15 6.5 KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.2 Kiểm nghiệm động theo đại lượng dịng điện đẳng trị: • Điều kiện kiểm nghiệm: • Iđtr  Iđm.chọn (6-64) • Để tính giá trị Iđt ta phải tính q trình q độ • Giả thiết có kết tính dịng điện i(t), có dạng đường cong • liên tục, hình 6-14a (bậc thang hố) hình 614b (gãy khúc hố) để tìm Ii ti • Trong trường hợp đường cong dịng điện có dạng tăng trưởng lớn hình 6-15b, ta dùng cơng thức gần đúng: I (6-65) I i  I di I ci  C6-1 16 6.5 KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.2 Kiểm nghiệm động theo đại lượng dịng điện đẳng trị: • I = Ici - Idi (6-66) • Trong đó: Idi, Ici xác định theo đồ thị hình 6-15 i ici idi ti C6-1 Hình 6-15: gãy khúc hố t 17 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.3 Kiểm nghiệm đ/cơ theo đại lượng mơmen đẳng trị • Phương pháp kiểm nghiệm động theo điều kiện phát nóng gián tiếp mơmen suy từ phương pháp dịng điện đẳng trị, mơmen tỷ lệ với dịng: M = c.I (c - hệ số tỷ lệ) • Đối với động điện chiều điều kiện thoả mãn từ thông động không đổi • Đối với động khơng đơng bộ: • M = CmI22cos2 (6-67) • Ta cần phải có 2 = const, cos2 = const ( tức gần tốc độ định mức động ) • Tính mô men đẳng trị: n M đtr  M (6-68)  i ti tck • Kiểm nghiệm động cơ: C6-1 Mđm.chọn  Mđtr (6-69) 18 6.5 KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.4 Kiểm nghiệm động theo đại lượng cơng suất đẳng trị: • Trong truyền động mà tốc độ động thay đổi P  M, dùng đại lượng công suất đẳng trị để kiểm nghiệm phát nóng n • Cơng suất đẳng trị: Pđtr  (6-68) Pi ti tck  • Chọn động có: Pđm.chọn  Pđtr (6-69) • Trong thực tế giản đồ phụ tải, tốc độ truyền động thường thay đổi lớn trình khởi động hãm Nên cần phải tính tốn hiệu chỉnh P(t) hình 6-16 C6-1 19 6.5 KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN • 6.5.4 Kiểm nghiệm động theo đại lượng cơng suất đẳng trị: • Đồ thị minh hoạ cách tính tốn hiệu chỉnh P(t): M P,  P(t) M(t) (t) t C6-1 Hình 6-16: Minh hoạ cách tính tốn hiệu chỉnh P(t) 20 CÂU HỎI ÔN TẬP (Chương 6) • Các quan hệ nhiệt sai động theo thời gian  = f(t) sử dụng với mục đích ? nhịp độ tăng/giảm nhiệt sai ăn tải tháo tải động điện phụ thuộc vào thông số ? Nêu ý nghĩa số thời gian phát nóng Tn ? • Đồ thị phụ tải ? Định nghĩa đồ thị phụ tải tĩnh đồ thị phụ tải toàn phần Sự khác hai loại đồ thị phụ tải ? Cơng dụng loại việc giải tốn tính chọn cơng suất động ? • Đối với động điện có máy chế độ làm việc ? Đặc điểm làm việc động chế độ ? Đồ thị phụ tải loại chế độ đặc trưng thơng số ? • Viết cơng thức tính tốn kiểm nghiệm phát nóng động phương pháp nhiệt sai, tổn thất công suất trung bình, đại lượng đẳng trị ? Cơng dụng phương pháp toán chọn cơng suất động ? C6-1 21 CÂU HỎI ƠN TẬP (Chương 6) • Các bước tính chọn cơng suất động chế độ dài hạn ? • Các bước tính chọn cơng suất động chế độ ngắn hạn ? • Các bước tính chọn công suất động chế độ ngắn hạn lặp lại ? • Chọn động điện có điều chỉnh tốc độ • Kiểm nghiệm động phương pháp tổn thất trung bình • 10 Kiểm nghiệm động theo đại lượng dòng điện đẳng trị • 11 Kiểm nghiệm động theo đại lượng mơ men đẳng trị • 12 Kiểm nghiệm động theo đại lượng công suất đẳng trị C6-1 22