GT TRANG BỊ ĐIỆN - Nguồn: Internet

ta sẽ xác định được thời gian và tính chất diễn biến của QTQĐ tương ứng với chế độ công nghệ của máy; từ đó đánh giá được mômen cho phép, gia tốc dòng điện trong QTQĐ, cũng như bi[r]

BỘ LAO ĐỘNG -THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

GIÁO TRÌNH

Mơn học:Truyền động điện NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề)

Hà, năm 2013

Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lêch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm

Tài liệu Truyền động điện kết Dự án “Thí điểm xây dựng chương trình giáo trình dạy nghề năm 2011-2012”.Được thực tham gia giảng viên trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải Phịng thực

Trên sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng nghề cơng nghiệp Hải phịng, với trường điểm toàn quốc, giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực biên soạn giáo trình Truyền động điện phục vụ cho cơng tác dạy nghề

Chúng xin chân thành cám ơn Trường Cao nghề Bách nghệ Hải Phòng, trường Cao đẳng nghề giao thông vận tải Trung ương II, trường Cao đẳng nghề trường Cơ điện Hà Nội, trường Đại học Hàng Hải góp nhiều cơng sức để nội dung giáo trình hồn thành

Giáo trình thiết kế theo môn học thuộc hệ thống mô đun/ mơn học chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ Trung cấp nghề dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo, sau học tập xong môn học này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp môn học, mô đun đun khác nghề

Môn học thiết kế gồm chương :

Bài mở đầu.Khái quát chung hệ truyền động điện Chương 1.Cơ học truyền động điện

Chương 2.Các đặc tính trạng thái làm việc động điện Chương 3.Điều khiển tốc độ truyền động điện

Chương 4.Ổn định tốc độ hệ thống truyền động điện Chương 5.Đặc tính động hệ truyền động điện

Chương 6.Chọn công suất động cho hệ truyền động điện

Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến phê bình, nhận xét bạn đọc để giáo trình hồn thiện

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Tham gia biên soạn

Đặng Đức Thanh Chủ biên Trần Cao Phi

Trần Văn Quỳnh

1 Lời giới thiệu

2 Mục lục

2 Giới thiệu mô đun

3 Bài mở đầu: Khái quát chung hệ truyền động điện

4 1.Khái quát chung hệ truyền động điện

5 2.Phân loại hệ truyền động điện 12

6 Chương 1.Cơ học truyền động điện 15

7 1.Các khâu khí truyền động điện, tính tốn, quy đổi 15

8 2.Đặc tính máy sản xuất, động 19

9 3.Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện 22

10 Chương 2.Các đặc tính trạng thái làm việc động điện

26 11 1.Đặc tính động điện DC, trạng thái khởi động

hãm

26 12 2.Đặc tính động điện khơng đồng bộ, trạng thái

khởi động hãm

53 13 3.Đặc tính động điện đồng bộ, trạng thái khởi

động hãm

75 14 Chương Điều khiển tốc độ truyền động điện 80 15 1.Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện ; tốc

độ đặt ; tiêu chất lượng truyền động điều chỉnh

80

16 2.Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh sơ đồ

mạch

82 17 3.Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh thông số

của động

88 18 4.Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp

nguồn

91

19 5.Điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay

đổi thông số điện áp nguồn

94

20 6.Điều chỉnh tốc độ động không đồng sơ đồ nối

tầng (cascade)

97 21 Chương Ổn định tốc độ làm việc hệ truyền động

điện

105

22 1.Khái niệm ổn định tốc độ, độ xác trì tốc độ 105

23 2.Hệ truyền động vịng kín: hồi tiếp âm điện áp, âm tốc độ

105

24 3.Hạn chế dòng điện truyền động điện tự động 107

25 Chương 5.Đặc tính động hệ truyền động điện 116

26 1.Đặc tính động truyền động điện 116

27

2.Quá độ học, độ điện hệ truyền động điện

upload.12 3doc.net

29 4.Hãm truyền động điện, thời gian hãm, dừng máy xác 124 30 Chương Chọn công suất động cho hệ truyền động

điện

130

31 1.Phương pháp chọn động truyền động cho tải theo

nguyên lý phát nhiệt

130

32 2.Chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh

tốc độ

134

33 3.Tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều

chỉnh tốc độ

137

34 4.Kiểm nghiệm công suất động 138

35 Tài liệu tham khảo 144

MƠN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mã mơn học: MH20

- Vị trí: Mơn học Truyền động điện học sau mô đun, môn học Kỹ thuật sở, đặc biệt mô đun môn học: Mạch điện; Trang bị điện; Máy điện

- Tính chất: Là mơn học chun mơn nghề - Ýnghĩa vai trị mơn học:

Trong nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, ngành cơng nghiệp điện giữ vai trị quan trọng sản xuất sinh hoạt người

Tập hợp thiết bị như: Thiết bị điện, điện tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu chấp hành máy sản xuất, đồng thời điều khiển dịng lượng theo u cầu công nghệ máy sản xuất

Nội dung môn học nhằm trang bị cho học viên những kiến thức, kỹ Truyền động điện

Mục tiêu mơn học:

- Trình bày nguyên tắc phương pháp điều khiển tốc độ hệ truyền động điện

- Đánh giá đặc tính động hệ điều khiển truyền động điện - Tính chọn động điện cho hệ truyền động không điều chỉnh - Lựa chọn biến đổi phù hợp với yêu cầu hệ truyền động

- Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, tác phong công nghiệp cho học sinh Nội dung môn học:

Số

TT Tên chương, mục

Thời gian (giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành Bài tập Kiểm tra* (LT hoặc

TH) I Bài mở đầu: Khái quát

chung hệ truyền động điện

1 Khái quát chung hệ truyền động

2.Phân loại truyền động điện

1

II Chương 1: Cơ học truyền động điện

1.Các khâu khí truyền động điện, tính tốn qui đổi khâu khí truyền động điện 2.Đặc tính máy sản xuất, động

3 Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động

điện

III Chương 2: Các đặc tính trạng thái làm việc động điện

1.Đặc tính động điện DC, trạng thái khởi động hãm

2.Đặc tính động điện không đồng bộ, trạng thái khởi động hãm

3.Đặc tính động điện đồng bộ, trạng thái khởi động hãm

20 11

IV Chương 3: Điều khiển tốc độ truyền động điện

1.Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện; tốc độ đặt; tiêu chất lượng truyền động điều chỉnh

2.Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh sơ đồ mạch

3.Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh thông số động Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp nguồn

5.Điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi thông số điện áp nguồn

6.Điều chỉnh tốc độ động không đồng sơ đồ nối tầng (cascade)

20 12

V Chương 4: Ổn định tốc độ hệ thống truyền động điện

1.Khái niệm ổn định tốc độ; độ xác trì tốc độ

2.Hệ truyền động vịng

kín : hồi tiếp âm điện áp, hồi tiếp âm tốc độ

3.Hạn chế dòng điện truyền động điện tự động

VI Chương 5: Đặc tính động hệ truyền động điện

1.Đặc tính động truyền động điện

2.Quá độ học; độ điện - hệ truyền động điện

3.Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy

4.Hãm hệ truyền động điện, thời gian hãm; dừng máy xác

10 5

VII Chương 6: Chọn công suất động cho hệ truyền động điện

1.Phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt 2.Chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ 3.Tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ 4.Kiểm nghiệm cơng suất động

8 4

Cộng: 75 45 27

BÀI MỞ ĐẦU

Bài học giới thiệu tới sinh viên khái niệm hệ truyền động điện, hệ truyền động điện máy sản xuất, cấu trúc cách phân loại hệ thống truyền động điện, từ giúp sinh viên phân tích hệ truyền động điện thực tế có nguồn kiến thức để phục vụ cho học

Mục tiêu:

- Trình bày khái niệm, đặc điểm, ý nghĩa hệ truyền động điện - Giải thích cấu trúc chung phân loại hệ truyền động điện - Rèn luyện đức tính chủ động, nghiêm túc học tập công việc

1. Khái quát chung hệ truyền động điện.

Truyền động cho máy, dây chuyền sản xuất mà dùng lượng điện gọi truyền động điện (TĐĐ)

Định nghĩa: Hệ truyền động điện tập hợp thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện từ, thiết bị điện tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện thành cung cấp cho cấu chấp hành máy sản xuất, đồng thời điều khiển dịng lượng theo u cầu cơng nghệ máy sản xuất

Ví dụ: - Hệ truyền động máy bơm nước - Truyền động mâm cặp máy tiện - Truyền động cần trục máy nâng

1.1.Hệ truyền động máy sản xuất

Máy sản xuất thiết bị sử dụng để sản xuất sản phẩm thực yêu cầu công nghệ

CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cấu làm việc, thực thao tác sản xuất công nghệ (gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển )

Hệ truyền động máy sản xuất a Truyền động máy bơm nước

Hình Truyền động máy bơm nước

Động điện Đ biến đổi điện thành tạo mômen M làm quay trục máy cánh bơm Cánh bơm cấu cơng tác CT chịu tác

động nước tạo Momen MCT ngược chiều tốc độ quay ω trục,

Momen tác động lên trục động cơ, ta gọi Momen cản MC Nếu MC cân

bằng với Momen động cơ: MC = M hệ có chuyển động ổn định với tốc độ

không đổi ω = const

b Truyền động mâm cặp máy tiện

Hình 2.Truyền động mâm cặp máy tiện

Cơ cấu công tác CT bao gồm mâm cặp MC, phôi PH kẹp mâm dao cắt DC Khi làm việc động Đ tạo ram omen M làm quay trục, qua truyền lực TL chuyển động quay truyền dến mâm cặp phôi Lực cắt dao tạo phơi hình thành Momen MCT tác động cấu cơng tác có

chiều ngược với chiều chuyển động Nếu dời điểm đặt MCT trục dộng

ta có Momen cản MC Nếu MC cân với Momen động cơ: MC = M hệ

c Truyền động cần trục máy nâng

Hình 3.Truyền động cần trục

Cơ cấu công tác gồm trống tời TT, dây cáp C tải trọng G Lực trọng trường G tác động lên trống tời tạo Momen cấu công tác MCT

dời điểm đặt MCT trục dộng ta có Momen cản MC Nếu MC cân

với Momen động cơ: MC = M hệ có chuyển động ổn định với tốc độ không

đổi ω = const

1.2.Cấu trúc chung hệ truyền động điện.(Hình 4)

Về cấu trúc, hệ thống TĐĐ nói chung bao gồm khâu:

BBĐ: Bộ biến đổi, dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành chiều ngược lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng ngược lại), biến đổi mức điện áp (hoặc dòng điện), biến đổi số pha, biến đổi tần số Các BBĐ thường dùng máy phát điện, hệ máy phát - động (hệ F-Đ), chỉnh lưu không điều khiển có điều khiển, biến tần

Đ: Động điện, dùng để biến đổi điện thành hay thành điện (khi hãm điện) Động có loại: chiều, xoay chiều loại động đặc biệt Các động điện thường dùng là: động xoay chiều KĐB ba pha rơto dây quấn hay lồng sóc; động điện chiều kích từ song song, nối tiếp hay kích từ nam châm vĩnh cữu; động xoay chiều đồng

TL: Khâu truyền lực, dùng để truyền lực từ động điện đến cấu sản xuất dùng để biến đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh tiến hay lắc) làm phù hợp tốc độ, mômen, lực Để truyền lực, dùng bánh răng, răng, trục vít, xích, đai truyền, ly hợp điện từ

CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cấu làm việc, thực thao tác sản xuất công nghệ (gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển )

ĐK: Khối điều khiển, thiết bị dùng để điều khiển biến đổi BBĐ, động điện Đ, cấu truyền lực Khối điều khiển bao gồm cấu đo lường, điều chỉnh tham số công nghệ, khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (các rơle, cơng tắc tơ) hay khơng có tiếp điểm (điện tử, bán dẫn) Một số hệ TĐĐ TĐ khác có mạch ghép nối với thiết bị tự động khác máy tính điều khiển, vi xử lý, PLC

Các thiết bị đo lường, cảm biến (sensor) dùng để lấy tín hiệu phản hồi loại đồng hồ đo, cảm biến từ, cơ, quang

* Một hệ thống TĐĐ không thiết phải có đầy đủ khâu nêu Tuy nhiên, hệ thống TĐĐ bao gồm hai phần chính:

- Phần lực: Bao gồm biến đổi động điện - Phần điều khiển

* Một hệ thống truyền động điện gọi hệ hở khơng có phản hồi, gọi hệ kín có phản hồi, nghĩa giá trị đại lượng đầu đưa trở lại đầu vào dạng tín hiệu để điều chỉnh lại việc điều khiển cho đại lượng đầu đạt giá trị mong muốn

2.Phân loại hệ truyền động điện

Người ta phân loại hệ truyền động điện theo nhiều cách khác tùy theo đặc điểm động điện sử dụng hệ, theo mức độ tự động hoá, theo đặc điểm chủng loại thiết bị biến đổi Từ cách phân loại hình thành tên gọi hệ

- Truyền động điện chiều: Dùng động điện chiều Truyền động điện chiều sử dụng cho máy có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ mơmen, có chất lượng điều chỉnh tốt Tuy nhiên, động điện chiều có cấu tạo phức tạp giá thành cao, nữa địi hỏi phải có nguồn chiều, những trường hợp khơng có u cầu cao điều chỉnh, người ta thường chọn động KĐB để thay

- Truyền động điện không đồng bộ: Dùng động điện xoay chiều không đồng Động KĐB ba pha có ưu điểm có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha Tuy nhiên, trước hệ truyền động động KĐB lại chiếm tỷ lệ nhỏ việc điều chỉnh tốc độ động KĐB có khó khăn động điện chiều Trong những năm gần đây, phát triển mạnh mẽ công nghiệp chế tạo thiết bị bán dẫn công suất kỹ thuật điện tử tin học, truyền động không đồng phát triển mạnh mẽ khai thác ưu điểm mình, đặc biệt hệ có điều khiển tần số Những hệ đạt chất lượng điều chỉnh cao, tương đương với hệ truyền động chiều

- Truyền động điện đồng bộ: Dùng động điện xoay chiều đồng ba pha Động điện đồng ba pha trước thường dùng cho loại truyền động không điều chỉnh tốc độ, công suất lớn hàng trăm KW đến hàng MW (các máy nén khí, quạt gió, bơm nước, máy nghiền.v.v )

Ngày phát triển mạnh mẽ công nghiệp điện tử, động đồng nghiên cứu

ứng dụng nhiều công nghiệp, loại giải công suất từ vài trăm W (cho cấu ăn dao máy

cắt gọt kim loại, cấu chuyển động tay máy, người máy) đến hàng MW (cho truyền động máy cán, kéo tàu tốc độ cao )

b) Theo tính điều chỉnh:

- Truyền động không điều chỉnh: Động quay máy sản xuất với tốc độ định

- Truyền có điều chỉnh: Trong loại này, tuỳ thuộc yêu cầu công nghệ mà ta có truyền động điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh mômen, lực kéo truyền động điều chỉnh vị trí

c) Theo thiết bị biến đổi:

- Hệ máy phát - động (F-Đ): Động điện chiều cấp điện từ máy phát điện chiều (bộ biến đổi máy điện)

Thuộc hệ có hệ máy điện khuếch đại - động (MĐKĐ - Đ), hệ có BBĐ máy điện

- Hệ chỉnh lưu - động (CL - Đ): Động chiều cấp điện từ chỉnh lưu

(BCL) Chỉnh lưu khơng điều khiển (Điơt) hay có điều khiển (Thyristor)

d) Một số cách phân loại khác:

Ngồi cách phân loại trên, cịn có số cách phân loại khác truyền động đảo chiều không đảo chiều, truyền động đơn (nếu dùng động cơ) truyền động nhiều động (nếu dùng nhiều động để phối hợp truyền động cho cấu công tác), truyền động quay truyền động thẳng,

CÂU HỎI ÔN TẬP

Câu 1:Cấu trúc chung hệ thống truyền động điện A Phần động lực biến đổi động truyền động

B Phần điều khiển cấu đo lường, phận điều chỉnh thiết bị biến đổi

C phần động lực phần điều khiển

D Phần truyền động không điều chỉnh có điều chỉnh Câu 2:Các hệ thống sau thuộc hệ truyền động điện:

A Mạch điều khiển tốc độ động DC B Mạch điều khiển tốc độ động AC

C Hệ truyền động mâm cặp máy tiện

D Mạch điều khiển chiều quay động AC

CHƯƠNG1: CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mã chương: 20-01

Giới thiệu:

Một hệ thống truyền động điện bao gồm nhiều phần tử khí cấu tạo nên, chúng chuyển động với tốc độ khác tạo thành sơ đồ động học phức tạp Các mơmen lực tác động lên hệ thống có điểm đặt khác Vì muốn tính chọn công suất động cơ, hay viết phương trình cân lực ta phải qui đổi đại lượng trục động

Mục tiêu:

- Nhận dạng khâu khí hệ truyền động điện

- Tính tốn qui đổi mô men cản, lực cản, mô men quán tính trục động

1.Các khâu khí truyền động điện, tính tốn qui đổi khâu khí

của truyền động điện. Mục tiêu:

- Nhận dạng khâu khí hệ truyền động điện

- Tính tốn qui đổi Momen cản, lực cản, Momen qn tính trục động

1.1 Tính tốn qui đổi mômen Mc lực cản Fc trục động

Sơ đồ dộng học qui đổi ( hình 1-1)

Hình 1-1 Sơ đồ động học cấu nâng hạ hàng Khi tiến hành qui đổi phải đảm bảo thỏa mãn điều kiện:

Điều kiện 1: Năng lượng hệ thống trước sau qui đổi phải Đây việc bảo toàn lượng

Điều kiện 2: Hệ thống phải giả thiết tuyệt đối cứng

Giả sử tính tốn thiết kế người ta cho giá trị Momen tang trống Mt

qua hộp giảm tốc có tỷ số truyền i suất i Momen tác động lên

trục động có giá trị Mcqđ Mcq đ. =

Mt× ωt

ηi Đặt: i =

ωd ωt

Ta có: Mcq đ = Mt×

1 ηi×

1

i Trong đó: ηi hiệu suất hộp tốc độ

- Giả thiết tải trọng G sinh lực FC có vận tốc chuyển động v, tác

động lên trục động Momen Mcqđ

Ta có:

Mcq đ ωd =

FC× ν ηi× ηt

Mcq đ =

FC ηi× ηt

× ν

ω=

FC

η ×

Trong đó: δ=ωd

ν η=ηi× ηt Thực hành:

Ví dụ 1: Xác định Momen cản tải trọng dây cáp trục động cơ, biết cấu nâng hạ có sơ đồ động học hình vẽ Trong truyền gồm cặp bánh có tỷ số truyền i = 5, trọng lượng vật nâng G = 10kN, trọng lượng dây cáp GC = 10%G, tốc độ nâng v = 16,5 m/s, hiệu suất cặp

bánh 0,95, hiệu suất trống tời 0,93, đường kính trống tời Dt = 0,6m

Hình 2-2 Sơ đồ động học cấu nâng hạ hàng

Ví dụ 2: Cho hệ truyền động điện hình vẽ Tính Momen cản qui đổi trục động Biết tỷ số truyền hai cặp bánh i1 = i2 = 5, trọng lượng vật nâng

G = 22kN, trọng lượng dây cáp GC = 10%G, vận tốc nâng v = 22m/s Hiệu suất

Hình 1-3 Sơ đồ động học cấu cần trục 1.2 Tính tốn qui đổi mơmen qn tính

Các cặp bánh có Momen qn tính J1 .JK Momen quán tính tang

trống Jt, khối lượng quán tính m Momen qn tính động Jđ có ảnh

hưởng đến tính chất động học hệ truyền động điểm ta gọi Jqđ

Phương trình động hệ là: Jqd ωd

2

2 =Jd×

ωd

2 + (J1

ω1

2 ) + +

JK× ωK

2 ) +

Jt× ωt

2 +

m× ν2

Jqd = Jđ +

JK iK2 (¿) ∑

1 K

¿

+ Jt it2 +

M δ2

Thực hành:

Câu 1: Cơng thức qui đổi mơmen qn tính Ji phần tử thứ i làm việc với tốc

độ n là:

A Jiqđ = Ji.i2

B Jiqđ = Ji.(1/2)

C Jiqđ = Ji.(1/i)

D Jiqđ = Ji.(1/i2 )

Câu 2:Công thức qui đổi mômen Mi tác động vào phần tử thứ I làm việc với tốc

độ n

C Jiqđ = Ji.(1/i)

D Jiqđ = Ji.(I/)

Câu 3: Xác định Momen quán tính tải trọng dây cáp trục động cơ, biết cấu nâng hạ có sơ đồ động học hình vẽ Trong truyền gồm cặp bánh có tỷ số truyền i = 5, trọng lượng vật nâng G = 10kN, trọng lượng dây cáp GC = 10%G, tốc độ nâng v = 16,5 m/s, hiệu suất cặp bánh

răng 0,95, hiệu suất trống tời 0,93, đường kính trống tời Dt = 0,6m

Hình 1-4: Sơ đồ động học cấu nâng hạ hàng

Câu 4: Cho hệ truyền động điện hình vẽ Tính Momen quán tính qui đổi trục động Biết tỷ số truyền hai cặp bánh i1 = i2 = 5, trọng lượng vật

nâng G = 22kN, trọng lượng dây cáp GC = 10%G, vận tốc nâng v = 22m/s Hiệu

suất cặp bánh 0,95, hiệu suất trống tời 0,93 Momen quán tính Roto, khớp nối, bánh răng, trống tời 0,102 0,01; 0,01; 0,06; 0,06; 0,03; 0,07; 0,03

Hình 1-5: Sơ đồ động học cấu cần trục

Mục tiêu:

- Phân biệt đặc tính động điện máy sản xuất - Nhận dạng đặc tính máy sản xuất

2.1 Đặc tính động điện

Đặc tính động điện quan hệ giữa tốc độ quay mômen động cơ: =f(M)

Đặc tính động điện chia đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo Dạng đặc tính loại động khác khác phân tích chương

Đặc tính tự nhiên: Đó quan hệ  = f(M) động điện thơng

số điện áp, dịng điện động định mức theo thông số thiết kế chế tạo mạch điện động không nối thêm điện trở, điện kháng

Đặc tính nhân tạo: Đó quan hệ  = f(M) động điện thông

số điện không định mức mạch điện có nối thêm điện trở, điện kháng có thay đổi mạch nối

Ngồi đặc tính cơ, động điện chiều người ta sử dụng đặc tính điện Đặc tính điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ dòng điện mạch động cơ:

= f(I) hay n = f(I)

Chú ý: + Mỗi động có đặc tính tự nhiên

+ Mỗi động có nhiều đặc tính nhân tạo Để đánh giá so sánh đặc tính cơ, người ta đưa khái niệm “Độ cứng đặc tính ”, tính:

β=

ΔM Δω

Nếu đặc tính tuyến tính thì: β=

ΔM Δω

Hoặc theo hệ đơn vị tơng đối β=dM

dω lượng sai M 

 lớn  đặc tính cứng  nhỏ  đặc tính mềm

 đặc tính nằm ngang tuyệt đối cứng

- Đường 1: Đặc tính mềm - Đường 2: Đặc tính cứng

Hình 1-6 Đặc tính động điện

Đặc tính cứng tốc độ  thay đổi Momen biến đổi lớn

+ Đặc tính mềm tốc độ  giảm nhiều Momen tăng

2.2 Đặc tính máy sản xuất

Đặc tính biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ quay mômen quay:

 = f(M) n = F(M) Trong đó:  - Tốc độ góc (rad/s)

n - Tốc độ quay (vg/ph) M - Mơmen (N.m)

Đặc tính máy sản xuất quan hệ giữa tốc độ quay mômen cản máy sản xuất:

Mc = f()

Đặc tính máy sản xuất đa dạng, nhiên phần lớn chúng biếu diễn dạng biểu thức tổng quát:

MC=MCO+(Mđm− MCO) ω

ωđm Trong đó:

Mc mơmen cản cấu SX ứng với tốc độ 

Mco mômen cản cấu SX ứng với tốc độ  =

Hình 1-7 Đặc tính cấu sản xuất ứng với trường hợp máy sản xuất khác nhau.

Ta có trường hợp số mũ q ứng với trường hợp tải:

q MC P Loại tải

-1 

1 ω

const ứng dụng đặc tính cấu máy quấn dây, giấy, CC truyền động máy cắt gọt kim loại (máy tiện) const  Cơ cấu nâng hạ, băng tải, máy nâng vận chuyển, truyền

động ăn dao máy gia công kim loại

1  2 Máy phát điện chiều với tải trở, cấu ma sát,

máy bào

2 2 3 Thủy khí: Bơm, quạt, chân vịt tàu thủy

Ngồi cịn số máy sản xuất có đặc tính khác:

- Momen phụ thuộc vào góc quay MC =f() ; Momen phụ thuộc vào

đường MC =f(s)

Ví dụ : Các máy cơng tác có pittong, máy trục khơng có cáp cân bằng, - Momen phụ thuộc vào số vòng quay đường MC =f(s, ) loại

xe điện

- Momen phụ thuộc vào thời gian MC =f(t), Ví dụ: máy nghiền đá, nghiền

quặng

Thực hành:

Câu 1: Đặc tính nhân tạo động điện A U = Uđm, f= fđm, Rf= 0, Xf=

B U≠Uđm, f≠ fđm, Rf≠ 0, Xf≠0

D M≠ Mđm, n≠ nđm

Câu 2: Điều kiện để hệ TĐĐ làm việc ổn định tĩnh

A Độ cứng đặc tính động lớn độ cứng đặc tính CCSX B Độ cứng đặc tính động độ cứng đặc tính CCSX

C Độ cứng đặc tính động nhỏ độ cứng đặc tính CCSX

D Độ cứng đặc tính động có giá trị âm

Câu 3:Đặc tính máy sản xuất có dạng A Mc= (Mđm- Mco)- Mco+ (/đm)

B Mc= Mco - (Mđm- Mco)(/đm) 

C Mc= Mco + (Mđm- Mco)(/đm)

D Mc= Mco + Mđm(/đm)

Câu 4:Đặc tính tự nhiên động A Khi U = Uđm, f= fđm, Rf=

B I≠Iđm, Uđm ≠ 0, Mđm

C M ≠Mđm, n≠nđm

D Khi U ≠ Uđm, f≠ fđm, Rf

Câu 5: Để đánh giá đặc tính hệ thống truyền động điện

A  lớn đặc tính cứng,  nhỏ đặc tính mềm B  = đặc tính khơng đổi

C  =  đặc tính cứng

D  đặc tính biến đổi

3 Các trạng thái làm việc xác lập hệ truyền động điện. Mục tiêu:

- Phân biệt trạng thái động với trạng thái máy phát

- Phân tích q trình biến đổi lượng trạng thái làm việc - Biểu diễn trạng thái làm việc mặt phảng tọa độ

3.1.Trạng thái động

- Định nghĩa: Dòng cơng suất điện Pđiện có giá trị dương có chiều

truyền từ nguồn đến động từ động biến đổi công suất điện thành công suất Pcơ = M ω cấp cho máy sản xuất

- Pcơ > Mđc sinh chiều ω

- Pđiện < có chiều từ động nguồn

- Pcơ < truyền từ máy sản suất động cơ, Momen động sinh

ngược chiều với tốc độ quay

- M máy sản xuất gọi M phụ tải, hay M cản Nó định nghĩa dấu âm dương, ngược lại với Momen động

- Phương trình cân cơng suất hệ thống truyền động là: Pđ = Pc + Δ P

+ Pđ: Công suất điện

+ Pc: Công suất

+ Δ P: Công suất tổn thất

- Tuỳ thuộc vào biến đổi lượng hệ mà ta có trạng thái làm việc động

- Trạng thái động trạng thái động điện làm việc với Pcơ = M ω >

Hay Momen động sinh có chiều trùng với tốc độ quay động điện

- Trạng thái động có hai chế độ làm việc : + Chế độ khơng tải

+ Chế độ có tải 3.2 Trạng thái hãm (máy phát)

Trạng thái hãm (máy phát) trạng thái động điện làm việc với Pcơ = M

ω < Hay Momen động sinh có chiều ngược với tốc độ quay

động điện, hay có chiều truyền từ máy sản suất động

Trạng thái hãm gồm hãm không tải, hãm tái sinh, hãm ngược hãm động + Hãm tái sinh: Pđiện < 0, Pcơ < biến thành điện

+ Hãm ngược: Pđiện > 0, Pcơ < điện trở thành tổn thất Δ P

+ Hãm động năng: Pđiện = 0, Pcơ < biến thành công suất tổn thất Δ

P

- Trạng thái hãm trạng thái động phân bố đặc tính ω (M), góc phần tư I, III; Trạng thái động cơ, góc phần tư thứ II, IV; Trạng thái hãm góc phần tư II, IV

Thực hành:

Câu 1:Trạng thái hãm tái sinh động

A Pđiện = 0, Pcơ 0, P =  Pcơ

B Pđiện  0, Pcơ 0, P =  Pcơ - Pđiện 

C Pđiện 0, Pcơ 0, P =  Pcơ - Pđiện

D Pđiện 0, Pcơ 0, P =

Câu 2: Trạng thái làm việc động điện gồm: A Trạng thái động

B Trạng thái hãm

C Trạng thái động trạng thái hãm

D Trạng thái quay thuận ngược

Câu 3:Trong hệ trục tọa độ (,M ), động trạng thái hãm biểu diễn

A Góc phần tư thứ

B Góc phần tư thứ thứ

C Góc phần tư thứ D Góc hần tư thứ

Câu 4: Trong hệ trục tọa độ (,M ), động trạng thái động biểu

diễn

A Góc phần tư thứ

B Góc phần tư thứ thứ

C Góc phần tư thứ D Góc hần tư thứ

Câu 5:Một những đặc điểm động trạng thái động A Mômen quay ngược chiều với tốc độ

B Mômen quay chiều với tốc độ

C Mômen quay chiều với lực tác động D Mômen quay ngược chiều với lực tác động

Câu 6:Một những đặc điểm động trạng thái máy phát

A Tiêu thụ biến thành điện

B Tiêu thụ điện biến thành C Tiêu thụ điện biến thành động D Tiêu thụ biến thành

Câu 7:Trạng thái hãn ngược động điện

A Pđ  0, Pcơ 0, P =  Pcơ - Pđiện 

B Pđ = 0, Pcơ 0, P =  Pcơ

C Pđ 0, Pcơ 0, P =  Pcơ - Pđiện

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Nhận dạng khâu khí hệ truyền động điện? 2.Tính tốn qui đổi Momen cản, lực cản, Momen quán tính trục? 3.Phân biệt đặc tính động điện máy sản xuất ?

4.Nhận dạng đặc tính máy sản xuất?

5 Phân biệt trạng thái động với trạng thái máy phát?

6 Phân tích trình biến đổi lượng trạng thái làm việc? Biểu diễn trạng thái làm việc mặt phảng tọa độ?

CHƯƠNG2: CÁC ĐẶC TÍNH VÀ CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Mã chương: 20-02 Giới thiệu:

Khi phân tích hệ truyền động điện, ta thường coi máy sản xuất có trước, nghĩa coi biết trước đặc tính Mc(ω) Vậy muốn tìm

kiếm trạng thái làm việc với thơng số u cầu mơmen, dịng điện, tốc độ ta phải tạo những đặc tính động tương ứng Muốn vậy, ta phải nắm vững phương trình đặc tính đặc tính động điện, từ hiểu phương pháp tạo đặc tính nhân tạo phù hợp với máy sản xuất cho điều khiển động cho có trạng thái làm việc theo yêu cầu công nghệ Bài học cung cấp cho sinh viên kiến thức kĩ liên quan tới đặc tính cơ, trạng thái làm việc loại động điện

Mục tiêu:

- Xây dựng đặc tính động điện chiều (DC), động điện không đồng bộ, động điện đồng

- So sánh đặc tính loại động cơ, phạm vi ứng dụng động dùng truyền động điện

- Chủ động, nghiêm túc học tập cơng việc

1 Đặc tính động điện DC, trạng thái khởi động hãm. Mục tiêu:

- Xây dựng đặc tính động điện chiều kích từ độc lập (DC)

- Phân tích trạng thái làm việc động điện chiều kích từ độc lập

- Tính cấp điện trở khởi động theo yêu cầu công nghệ 1.1 Động điện chiều kích từ độc lập

1.1.1 Phương trình đặc tính

Sơ đồ điện, động điện chiều kí hiệu hình vẽ

Động điện chiều kích từ độc lập: Cuộn kích từ cấp điện từ nguồn chiều độc lập với nguồn điện cấp cho rơto

a b

Hình2-1 Sơ đồ nguyên lý động điện chiều

a, Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ độc lập

b, Sơ đồ nguyên lý động điện chiều kích từ độc song song

Nếu cuộn kích từ cuộn dây phần ứng cấp điện nguồn điện động loại kích từ song song Trường hợp nguồn điện có cơng suất lớn so với cơng suất động

cơ tính chất động tương tự động kích từ độc lập

Khi động làm việc, rôto mang cuộn dây phần ứng quay từ trường cuộn cảm nên cuộn ứng xuất sức điện động cảm ứng có chiều ngược với điện áp đặt vào phần ứng động Theo sơ đồ nguyên lý viết phương trình cân điện áp mạch phần ứng (rơto) sau:

- Phương trình cân điện áp mạch phần ứng Uư = Eư + (Rư + Rf) Iư

Trong đó:

Uư : Điện áp phần ứng

Rư : Điện trở mạch phần ứng

Rf : Điện trở phụ mạch phần ứng

Iư : Dòng điện mạch phần ứng

Với: Rư = rư + rcf + rb + rct

Eư =

P.N

2 π.aφ.ω = K φ.ω Trong đó: P : Số đơi cực từ

N : Số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng

a : Số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng φ : Từ thơng kích từ cực từ

ω: Tốc độ góc

K = 2 Pπ.N.a : Hệ số cấu tạo động

- Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (V/p’) thì:

Eư = KC φ n = 60 P.Na φ.n

- Phương trình đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập  = UU'

K.φ−

Ru+Rf

K.φ Iu

- Phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập  = KU.uφ' −Ru+Rf

(K.φ)2.M

- Đặc tính điện:

Hình 2-3.Đặc tính động cơ - Khi Iư = M = ta có:

 = Uu

K.φ=ω0

0 : Gọi tốc độ không tải ký tưởng động

- Khi ư = ta có:

Iu= Uu

Ru+Rf

=Inm M = K.Inm

Inm Mnm: Gọi dòng điện ngắn mạch Momen ngắn mạch

Bài tập thực hành:

Câu 1:Một động DCKT độc lập c ó Pđm=15KW, Uđm= 220V, Iđm= 81,5A, Giá

trị điện trở phần ứng Rư theo phương pháp tính gần là:

A 0.22

B 2.1 

C 0.1

D 0.05

Câu 2:Đặc tính đặc tính điện động DC KT độc lập có dạng A Parabol

B Hybepol

C Đường thẳng

D Đường cong

Câu 3:Khi tăng tải trục động DCKT độc lập làm

A Dòng Iư giảm B Dòng Iư =const C Dòng Iư tăng

D Dòng Iư =const, Ikt tăng

Câu 4: Động kích từ độc lập xem tương đương với động

DCLKT song song

B Cuộn kích từ hai loại động

C Điện áp đặt vào hai loại động

D Nguồn điện chiều có cơng suất vô lớn điện trở nguồn xem không

Câu 5: Động chiều kích từ độc lập truyền động cho máy sản xuất với thông số ghi Cataloge:

Pđm (kW) Uđm (V) n(vg/ph) đm J (kgm2)

4.4 220 1500 0.85 0.07

a) Tính dịng điện định mức điện trở phần ứng b) Xây dựng đặc tính tự nhiên động c) Tính tốc độ động Mc =2,5 Mđm

1.1.2 Các tham số ảnh hưởng phương trình đặc tính

a Ảnh hưởng điện trở phần ứng.

- Giả thiết: Uư = Uđm = const

 = đm = const

- Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào

mạch phần ứng Ta có: 0 =

Udm K.φdm

=¿ const

 = ΔM

Δω=−

(K.φdm)

RU+Rf =ν.a.r

- Khi Rf lớn  nhỏ nghĩa đặc tính dốc ứng với Rf =

ta có đường đặc tính tự nhiên

Hình 2-4.Các đặc tính động điện chiều kích từ độc lập khi thay đổi điện trở phụ phần ứng

Như thay đổi Rf ta họ đặc tính biến trở có dạng ứng với

một phụ tải MC đó, Rf lớn tốc độ động giảm đồng thời

b Ảnh hưởng điện áp phần ứng

- Giả thiết:  = đm = const

- Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với Uđm ta có:

+ Tốc độ khơng tải: 0x =

UX Kφdm

=¿ var

+ Độ cứng đặc tính cơ:  = −(Kφ)

2

Ru =¿ const - Đường đặc tính cơ:

Hình 2-5.Các đặc tính động điện chiều kích từ độc lập thay đổi điện áp phần ứng

- Khi giảm điện áp Momen ngắn mạch, Inm động giảm tốc độ

động giảm ứng với phụ tải định Do phương pháp dùng để điều chỉnh tốc độ động hạn chế dòng điện khởi động

c ảnh hưởng từ thông

- Giả thiết: Uư = Uđm = const

Rư = const

- Muốn thay đổi  ta có thay đổi IKT động

0X = Udm K.φx

=ν.a.r

 = −(KφX)

2

Ru'

=νar

- Thực tế thường điều chỉnh giảm từ thơng Nên X giảm 0X tăng,

cịn  giảm Ta có họ đặc tính với 0X tăng dần độ cứng đặc

Hình 2-6 Đặc tính điện đặc tính ĐCĐ chiều kích từ độc lập giảm từ thơng

- Khi thay đổi từ thơng thì: Inm =

Udm RU

=¿ const

Mnm = K.X.Inm = var

- Với dạng Momen phụ tải MC thích hợp với chế độ làm việc động

khi giảm  tốc độ động tăng lên Bài tập thực hành:

Câu 1:Một động DCKT độc lập c ó Pđm=15KW, Uđm= 220V, Iđm= 81,5A, Giá

trị điện trở phần ứng Rư theo phương pháp tính gần là:

E 0.22

F 2.1 

G 0.1

H 0.05

Câu 2:Đặc tính đặc tính điện động DC KT độc lập có dạng E Parabol

F Hybepol

G Đường thẳng

H Đường cong

Câu 3:Giảm từ thông động DCKT song song làm

A n0 giảm,  tăng B n0 tăng,  giảm

C n0 = 0,  ≠ D n0 ≠ 0,  =

Câu 4: Giả thiết  = đm = const, Rư= const Khi giảm điện áp đặt vào phần

ứng động DCKT song song

A n0 giảm,  tăng B n0 tăng,  giảm C n0 giảm,  = const

D n0 = 0,  =

A Điểm 1: (0 0 ), điểm 2: (Iđm, đm) B Điểm 1: (0 0 ), điểm 2: (0, đm) C Điểm 1: (0 đm ), điểm 2: (Iđm, 0) D Điểm 1: (Iđm 0 ), điểm 2: (0, đm)

Câu 6:Phương trình đặc tính động DC KT song song A n = (U/ KE) + (Rư +Rf ) M/ KM KE2

B n = (U/ KE) - (Rư +Rf ) M/ KM KE 2

C n = (U/ KE) - Rư M/ KM KE 2

D n = (U/ KE) + Rư M/ KM KE 2

Câu 7: Muốn thay đổi từ thông động DCKT song song người tat hay đổi A Điện áp đặt vào phần ứng

B điện trở phần ứng

C Điện trở cuộn kích từ

D Dòng điện phần ứng

Câu 8:Khi tăng điện trở dây quấn phần ứng động Dc KT độc lập

A Đặc tính dốc

B Đặc tính bình thường C Độ dốc đặc tính dốc D Đặc tính cứng tuyết đối

Câu 9:Khi cho điện trở phụ vào mạch phần ứng động DCKT song song A Độ cứng đặc tính  lớn

B Độ cứng đặc tính  nhỏ

C Độ cứng đặc tính  - 

D Độ cứng đặc tính  =

Câu 10: Động chiều kích từ độc lập truyền động cho máy sản xuất với thông số ghi Cataloge:

Pđm (kW) Uđm (V) n(vg/ph) đm J (kgm2)

4.4 220 1500 0.85 0.07

Xây dựng đặc tính nhân tạo trường hợp a) Điện áp mạch phần ứng 200V

b) Mác them điện trở phụ Ω vào mạch phần ứng 1.1.3 Khởi động tính tốn điện trở khởi động

- Dịng điện khởi động ban đầu là: Inm =

Udm

RU

Rư : Thường có giá trị nhỏ nên dòng khởi động ban đầu dòng ngắn mạch:

Inm = (20  25)Iđm

- Để hạn chế dòng điện khởi động ta nối thêm Rf vào mạch phần ứng

Hình 2-7 Sơ đồ đấu dây động khởi động qua cấp điện trở

- Chọn Rf = rf1 + rf2 + rf3 Khi khởi động ( =0) Ikđ khơng vượt q 2,5 Iđm

nhưng Inm không nên nhỏ làm cho Mnm nhỏ so với nguồn

Momen cản

Inm =

Udm Ru+Rf

≤(2÷2,5).Idm

- Phương pháp xác định trị số điện trở phụ khởi động dùng đồ thị: + Dựa vào thông số động vẽ đặc tính tự nhiên + Chọn giới hạn chuyển dòng điện khởi động động I1  (2  2,5).Iđm

I2 (1,1  1,3 )Iđm

Lấy giá trị I1, I2 trục hoành: Từ I1, I2 kẻ đường dóng song song trục

tung cắt đặc tính tự nhiên điểm a b

- Nối 0 với hình (I1) ta đặc tính khởi động đặc tính cắt

đường dóng I2 g

- Tại g kẻ đường song song với trục hồnh cắt đường dóng I1 f

- Nối 0 với f đường đặc tính khởi động thứ

- Cứ tiếp tục tới từ c kẻ đường song song với trục hoành gặp điểm b Nếu điều kiện không thoả mãn ta phải chọn lại I1 I2 vẽ lại

cho tới đạt

- Xác định giá trị điện trở khởi động dựa vào biểu thức độ giảm tốc độ ∆ đặc tính vẽ ứng với dòng điện

VD: Với I1

∆T N =

Ru

KφI1 ; ∆N T1 =

Ru+Rf

K.φ I1

+ Lập tỷ số: ΔωNT ΔωTN =

Ru+Rf1

Ru

+ Từ rút ra: Rf1 =

ΔωNT 1− ΔωTN ΔωTN

+ Qua đồ thị ta có: Rf1 =

id− ib ib

.RU=bd

ib RU

+ Tương tự vậy: Rf2 =

if− id ib

.RU=df

ib

.RU Rf3 =

ih−i❑

ib

.RU=fh

ib Rư

Hình 2-8.Các đặc tính khởi động qua cấp điện trở

Bài tập thực hành:

Động chiều kích từ độc lập truyền động cho máy sản xuất với các thông số ghi Cataloge:

Pđm (kW) Uđm (V) n(vg/ph) đm J (kgm2)

4.4 220 1500 0.85 0.07

Xác định cấp điện trở khởi động biết động khởi động nhanh qua cấp điệnn trở phụ

1.1.4 Các trạng thái hãm

a Hãm tái sinh

- Xảy tốc độ quay động lớn tốc độ không tải lý tưởng

- Khi hãm tái sinh Eư >Uư , động làm việc máy phát điện song

song với lưới Ih =

Uu− Eu

R =

kφω0− kφω

R <

Hình 2-9.Đặc tính hãm tái sinh động điện chiều kích từ độc lập - Trong trạng thái hãm tái sinh, dịng điện hãm đổi chiều cơng suất đưa trả lưới điện: P = (E - U).I

- Đây phương pháp hãm kinh tế động sinh điện hữu ích

b Hãm ngược

- Xảy phần ứng tác dụng động tích luỹ phận chuyển động Momen quay ngược chiều với Momen điện từ động cơ, chống lại chuyển động cấu sản xuất

- Có hai trường hợp hãm ngược:

+ Đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng

Hình 2-10.Đặc tính hãm ngược đưa Rf vào mạch phần ứng với tải năng

Động nâng tải ứng với điểm a Đưa Rf đủ lớn vào mạch phần

ứng động chuyển sang làm việc điểm b đặc tính biến trở Tại b M sinh nhỏ MC nên động giảm tốc độ theo chiều nâng

lên Đến điểm c tốc độ = 0, MĐ < MT nên tác động tải trọng

động quay theo chiều ngược lại Đến điểm d, MĐ = MC hệ ổn định với tốc độ

Ih =

Uu+Eu

Ru+Rf

=U+kφω

Ru+Rf

M = kIh

+ Đảo chiều điện áp phần ứng

Hình 2-11.Hãm ngược phương pháp đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng động cơ.

Động làm việc a đặc tính tự nhiên với tải MC, ta đổi chiều

điện áp phần ứng đưa vào mạch Rf động chuyển sang làm việc

ở điểm b đặc tính biến trở Tại b Momen đổi chiều chống lại chiều quay động nên tốc độ giảm theo đoạn bc Tại c:  = ta cắt phần ứng khỏi

điện áp nguồn động dừng lại, giữ nguyên điện áp nguồn đặt vào động điểm c MĐ > MC động quay ngược lại làm việc ổn định

d Đoạn bc đặc tính hãm ngược - Dòng điện hãm:

Ih =

− Uu− Eu Ru+Rf

=−Uu+Eu

Ru+Rf

Mh = kIh

- Dịng điện hãm Ih có chiều ngược với chiều làm việc ban đầu dòng điện

hãm lớn, điện trở phụ đưa vào phải có giá trị đủ lớn để hạn chế dòng điện hãm ban đầu Ihđ phạm vi cho phép

Ihđ ≤ (22,5)Iđm

- Phương trình đặc tính

 = -

kφ¿2 ¿ ¿

Uu kφ−

Ru+Rf

¿

- Là trạng thái động làm việc máy phát mà lượng học động tích luỹ q trình làm việc trước biến thành điện tiêu tán mạch hãm dạng nhiệt

- Khi động quay cắt phần ứng động khỏi lưới điện chiều đóng vào điện trở hãm, cịn mạch kích từ nối với nguồn cũ

Hình 2-12 Sơ đồ, đặc tính hãm động kích từ độc lập của động điện chiều kích từ độc lập

+ Tại thời điểm ban đầu, tốc độ có giá trị hđ

Ehđ = khđ

Ihd=− Ehd

Ru+Rh

=− kΦωh

Ru+Rh Mhd=kΦIhd<0

+ Ihđ Mhđ ngược chiều với dòng điện ban đầu động

+ Khi hãm động Uư =

ω=−Ru+Rh

kΦ Ru

kφ¿2 ¿ ¿

ω=−Ru+Rh

¿

- Khi k = const độ cứng đặc tính hãm phụ thuộc Rh, Rh nhỏ đặc

tính cứng, Mh lớn hãm nhanh

- Chọn Rh cho dòng hãm ban đầu nằm giới hạn cho phép:

Ihđ  (22,5)Iđm

- Phương trình cân cơng suất hãm động năng: Eư.Ih = (Rư +Rh)Ih2

d Hãm động tự kích

Hình 2-13 Sơ đồ hãm động tự kích động điện chiều kích từ độc lập

- Từ sơ đồ nguyên lý ta có: Iư = Ih + IKT

Iư =

− E Ru+ RKTRh

RKT+Rh

= − kΦω

Ru+RKT.Rh

RKT.Rh

- Phương trình đặc tính điện ω=−

Ru+

RKT.Rh RKT+Rh

kφ Iu

- Đặc tính

kΦ¿2 ¿ ¿

ω=−

Ru+RKT.Rh

RKT+Rh

¿

- Hãm động có hiệu hãm ngược chúng có tốc độ ban đầu Momen cản MC Tuy nhiên hãm động ưu việt mặt lượng

Bài tập thực hành:

Câu 1: Hãm ngược động DCKT song song cách đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng

A Mômen động chiếu với tốc độ

B Mômen động ngược chiếu với tốc độ

C Mômen động với tốc độ D Mômen tốc độ không

Câu 2:Trạng thái hãm tái sinh xảy động DCKT độc lập

A Mômen tải trọng gây  mômen ma sát

C Mômen tải trọng gây = mômen ma sát D mômen ma sát 

Câu 3: Hãm ngược động DC KT song song cách đưa Rf đủ lớn vào

mạch phần ứng Khi phụ tải mang tính chất A Mômen động lớn mômen tải

B Mômen động nhỏ mômen tải

C Mômen động mômen tải D Mômen động không đổi

Câu 4:Đối với động DCKT độc lập, Khi giảm đột ngột điện áp nguồn Uư lúc

động quay

A Hãm tái sinh

B Hãm ngược C Hãm động D Hãm ma sát

Câu 5:Dòng điện hãm ban đầu trạng thái hãm động kích từ độc lập A Ih = Ehđ/ (Rư +Rh)

B Ih = - Ehđ/ (Rư +Rh)

C Ih = Ehđ/ (Rư - Rh)

D Ih = - Ehđ/ (Rư - Rh)

Câu 6:Hãm động động DCKT song song A Không tổn hao lượng

B Tổn hao nhiều lượng

C Tổn hao chủ yếu mạch kích từ

D Động bình thường

Câu 7:Dịng điện hãm ban đầu trạng thái hãm tái sinh động DCKT độc lập

A Ih = ( Uư + Eư)/R  B Ih = ( Eư - Uư)/R C Ih = ( Uư - Eư)/R 

D Ih = Eư/R 

Câu 8:Trạng thái hãm tái sinh động DCKT độc lập có đặc điểm A  0

B  0

C = 0

D 0= const

Câu 9:Khi hãm tái sinh động DCKT độc lập A Động không tiêu thụ lượng

D Động biến thành máy phát điện Câu 10:Hãm động động DCKTSS

A Cắt động khỏi lưới điện B Cắt phần ứng khỏi lưới điện C Cắt phần cảm khỏi lưới điện

D Cắt phần ứng khỏi lưới điện nối kín qua Rf

THỰC HÀNH

CÁC TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

I Mục tiêu

- Kiểm nghiệm hiểu đặc tính động điện chiều

- Kiểm nghiệm hiểu chế độ hãm tái sinh động chiều kích từ độc lập

II Thảo luận

1 Phương trình đặc tính động chiều kích từ độc lập có dạng:

2 ( )

u u

U R

M

k k



 

 

(1)

Khi điện áp phần ứng Uu, từ thông , điện trở phần ứng Ru khơng đổi quan hệ

giữa tốc độ  Momen M tuyến tính

2 Chế độ hãm tái sinh

Khi động bị kéo động khác tải động xét chuyển sang chế độ máy phát hay chế độ hãm tái sinh

III Chuẩn bị dụng cụ thiết bị

- máy tính có cài đặt phần mềm thu thập dữ liệu LVDAM-EMS

- thu thập dữ liệu DATA ACQUISITION INTERFACE

- máy điện chiều DC MOTOR/GENERATOR - máy đo tạo tải DYNAMOMETER

- điện kháng lọc Smoothing Inductors - cầu Power Thyristors

- phát xung Thyristor Firing Unit

I, M



IV Thực A Đặc tính

1 Nối dây curoa giữa trục máy điện chiều Dynamometer Nối mạch điện hình 1.2,

Chú ý: - Không nối nguồn U3

- Các đồng hồ V, A, N, T sử dụng thu thập liệu Data Acquision Interface đo thông qua máy tính người hướng dẫn cài đặt trước.

3 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau:

MODE: DYN. Vặn núm Manual MIN

Load Control Mode: Man.

4 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1

5 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U1 U2 Kiểm tra chắn đủ nguồn kích từ U2 cỡ 200Vdc

6 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 cho đồng hồ điện áp V phần ứng đạt cỡ 200Vdc Động quay Quan sát tốc độ hiển thị hình Ghi lại chiều quay động cơ:

Động quay:…………chiều kim đồng hồ.

0400Va c

Cầu Chỉnh lưu

0,8H 1,5A Máy điện

một chiều

220Vd c

0220Vd c

Bộ phát xung Uđ

k

Prime Mover/ Dynamometer

1

2

5

6

1 2

U1 U2

U3 Khu vực GV

Hình 2-14 Sơ đồ thực hành động điện chiều kích từ độc lập

Thay đổi Momen tải cách vặn từ từ núm Manual vùng “Dynamometer Load Control” từ MIN đến MAX ngược lại, lặp lại lần, lần ghi lại thông số điện áp phần ứng, dòng điện phần ứng, tốc độ, Momen tải vào bảng 1.1

8 Vặn núm chỉnh nguồn U1 Tắt nguồn U1 U2 cách nhấn nút màu đỏ

Bảng 2-1

STT Điện áp phần ứng

Dòng điện phần ứng

Tốc độ Momen

1 10

B Chế độ hãm tái sinh

9 Nối dây curoa giữa trục máy điện chiều Dynamometer 10 Nối mạch điện hình 1.2,

Chú ý:

- Nối nguồn U3, nguồn U3 phải độc lập với nguồn U1 U2

- Các đồng hồ V, A, N, T sử dụng thu thập liệu Data Acquision Interface đo thơng qua máy tính người hướng dẫn cài đặt trước.

11 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau:

MODE: Prime Mover

13 Vặn núm điều chỉnh U3 cho động bắt đầu quay, kiểm tra chiều quay động sơ cấp Prime Mover xem có quay ngược chiều với chiều quay động bước thứ hay không Nếu động quay chiều với chiều quay động bước tiến hành đảo cực tính nguồn U3

14 Vặn núm điều chỉnh U3 Nhấn nút màu đỏ để tắt nguồn U3 15 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau:

MODE: DYN

16 Đảm bảo vặn núm điều chỉnh điện áp nguồn U1 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U1 U2 Kiểm tra chắn đủ nguồn kích từ U2 cỡ 200Vdc

17 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 cho đồng hồ điện áp V phần ứng đạt cỡ 200Vdc Động quay

18 Vặn núm điều chỉnh nguồn điều khiển Uđk phát xung cho góc mở Thyristor đạt 1200, động không quay.

19 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau:

MODE: Prime Mover

20 Đảm bảo vặn núm điều chỉnh điện áp nguồn U3 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U3

21 Vặn núm điều chỉnh nguồn U3 tăng dần tốc độ động đồng thời quan sát dòng điện phần ứng tăng dần từ đến 0,8A Mỗi lần tăng ghi lại thông số vào bảng 1.2:

Bảng 2-2

STT Điện áp (V) Dòng điện

(A)

Công suất (W)

Tốc độ (rpm) Momen (Nm)

10

22 Vặn núm điều chỉnh nguồn U3 giảm dần Nhấn nút đỏ tắt nguồn U3 23 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 giảm dần Nhấn nút đỏ tắt nguồn U1, U2

24 Thu gọn tất dây nối để vào nơi quay định V Nhận xét

1 Từ kết thí nghiệm, vẽ nhận xét đặc tính động chiều kích từ độc lập:

Nhận xét:……… ……… ……… ………

2 Nhận xét chế độ hãm tái sinh động cơ:

- Công suất điện đưa vào động cơ: Pđ = ……….W

- Công suất Pcơ = ……….W

- Nhận xét chiều lượng điện cơ:……… ……… ……… ……… ………

1.2.Động điện chiều kích từ nối tiếp Phương trình đặc tính

Đặc điểm động điện chiều kích từ nối tiếp cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng, nên cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ,

Iu n

số vịng ít, chế tạo dễ dàng Sơ đồ nguyên lý động chiều kích nối tiếp mơ tả hình đây.Vì dịng kích từ dịng phần ứng nên từ thơng động biến đổi theo dịng điện phần ứng

Hình 2-15 Sơ đồ nguyên lý động chiều kích từ nối tiếp. Từ sơ đồ nguyên lý ta có:

Uư = Eư + IưRư = K +IưRư

Với : R = rư + rctf + rct + rkt

Sau biến đổi ta nhận được: u u u I K R K U     

K  M

R K

Uu u

2     

Trong phương trình  biến đổi phụ thuộc dịng điện mạch

kích từ theo đặc tính từ hố ( đường - hình vẽ) Để đơn giản thành lập phương trình đặc tính ta giả thiết từ thơng phụ thuộc tuyến tính với dịng điện kích từ đường C.Ikt

Với C hệ tỉ lệ

Nếu phản ứng phần ứng bù đủ: u

I C

 

Thế vào phương trình ta được: B I A KC R I C K U u

u   





Trong đó: Đặt KC

U A u  C K R B 

Ta có: KC

M Iu  B M A B M C K A   





Trong đó: A2 A1 K.C

dm  kt I kdm I 2 1 kt I kdm

Ikdm Ikt

I

Đặc tính từ hố động chiều kích từ nối tiếp

Biểu thức phương trình đặc tính điện động phương trình đặc tính động Dạng đặc tính biểu diễn hình a, b Ta thấy đặc tính có dạng Hypebol mềm phạm vi dịng điện có giá trị nhỏ định mức vùng dịng điện lớn, mạch từ bão hồ nên từ thơng khơng đổi đặc tính có dạng tuyến tính

Hình 2-16.

a Đặc tính điện động điện chiều kích từ nối tiếp b Đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp

Giả thiết động không tải (I = M = 0) tốc độ khơng tải lý tưởng vơ lớn Nhưng thực tế có ma sát tổn thất phụ động có từ dư: du 210'dm nên khơng tải tốc độ khơng tải động

có giá trị là: du

u ot

K U

  

Tốc độ ot thường lớn so với tốc độ định mức, nên thực tế khơng cho phép động chiều kích từ nối tiếp làm việc chế độ khơng tải

Ngồi nhìn vào đặc tính động chiều kích từ nối tiếp cấu tạo ta có nhận xét sau:

- Đặc tính động chiều kích từ nối tiếp mềm độ cứng thay đổi theo phụ tải Do thơng qua tốc độ động ta biết thay đổi phụ tải Tuy nhiên không nên sử dụng động cho những truyền động có yêu cầu ổn định cao mà nên sử dụng những truyền động có yêu cầu tốc độ thay đổi theo tải

- Vì từ thơng động phụ thuộc vào dòng điện phần ứng nên khả chịu tải động không bị ảnh hưởng sụt áp lưới điện Loại động thích hợp cho những truyền động dùng ngành giao thơng có đường dây cung cấp điện dài

Bài tập thực hành:

Câu 1:Đặc tính động động chiều kích từ nối tiếp có đặc điểm A Không thay đổi theo phụ tải

B Thay đổi theo phụ tải

C Thay đổi theo điện trở dây quấn phần ứng D Lớn phụ tải

Câu 2:Đặc tính động DCKT nối tiếp có dạng A Parabol

B Hybepol

C Đường thẳng D Đường cong

Câu 3:Đặc tính động chiều kích từ nối tiếp có đặc điểm

A Mềm phạm vi dòng điện nhỏ định mức

B Mềm phạm vi dòng điện lớn định mức C Cứng phạm vi dòng điện nhỏ định mức D Cứng phạm vi dòng điện lớn định mức

Câu 4: Tốc độ không tải lý tưởng động DC KT nối tiếp A n0 = 

B n0 =

C n0 = Uư/Kdư

D n0 = Uư/KEdư

Câu 5: Động chiều kích từ nối tiếp truyền động cho máy sản xuất với thông số ghi Cataloge:

Pđm (kW) Uđm (V) n(vg/ph) đm Rkt Ω

4.4 220 1500 0.85

Xây dựng đặc tính tự nhiên động

1.2.1 Các tham số ảnh hưởng phương trình đặc tính

Ở động điện chiều kích từ nối tiếp, dịng điện phần ứng dịng điện kích từ nên khả tải động không bị ảnh hưởng điện áp

Phương trình đặc tính  = f(M) động điện chiều kích từ nối

tiếp cho thấy đặc tích bị ảnh hưởng điện trở mạch động (mạch phần ứng mạch kích từ) Đặc tính tự nhiên cao ứng với điện trở phụ Ruf = Các đặc tính nhân tạo ứng với Ruf  Đặc tính thấp

Hình 2-17 Ảnh hưởng điện trở mạch phần ứng đến phương trình đặc tính của động chiều kích từ nối tiếp

Trị số Mmm suy từ phương trình đặc tính cho  =

Mmm=K.K'.(U

Ru)

=K.K'.Imm

K': Hê số phụ thuộc vào cấu tạo cuộn dây kích từ Trong đó: Imm=U

Ru

Bài tập thực hành:

Động chiều kích từ nối tiếp truyền động cho máy sản xuất với thông số ghi Cataloge:

Pđm (kW) Uđm (V) n(vg/ph) đm Rkt Ω

4.4 220 1500 0.85

Xây dựng đặc tính nhân tạo mắc thêm điện trở phụ Rf = 5Ω vào động

cơ

1.2.2 Khởi động tính tốn điện trở khởi động

Lúc mở máy động cơ, phải đưa thêm điện trở mở máy vào mạch động

để hạn chế dịng điện mở máy khơng vượt q giới hạn 2,5Iđm Trong

trình động tăng tốc, phải cắt dần điện trở mở máy kết thúc trình mở máy, động làm việc đường đặc tính tự nhiên khơng có điện trở mở máy

kích từ nối tiếp qua cấp điện trở phụ

Khi động cấp điện, tiếp điểm K1 K2 mở để nối điện

trở R1 R2 vào mạch động Dòng điện qua động hạn chế

giới hạn cho phép ứng với mômen mở máy: Mmm = M1 = (2-2,5)Mđm

Động bắt đầu tăng tốc theo đặc tính từ điểm a đến điểm b Cùng với trình tăng tốc, mơmen động giảm dần Tới điểm b, tốc độ động 2

và mômen M2=(1,1-1,3)Mđm tiếp điểm K2 đóng, cắt điện trở mở máy R2 khỏi mạch động Động chuyển từ đặc tính sang làm việc điểm c đặc tính Thời gian chuyển đặc tính vơ ngắn nên tốc độ động coi giữ nguyên Đoạn bc song song với trục hồnh OM Lúc mơmen động lại tăng từ M2 lên M1, động tiếp tục tăng tốc nhanh theo đặc tính

1 Khi mơmen động giảm xuống cịn M2 (ứng với tốc độ 1) điện trở mở

máy R1 lại cắt nốt khỏi mạch động nhờ đóng tiếp điểm K1 Động chuyển sang làm việc điểm e đặc tính tự nhiên lại tăng tốc theo đặc tính tới làm việc điểm A Tại đây, mômen động MĐ cân với mômen cản MC nên động quay với tốc độ ổn định A

* Đảo chiều quay động điện chiều kích từ nối tiếp

Cũng động điện chiều kích từ song song, động chiều kích từ nối tiếp đảo chiều quay đảo chiều dịng điện phần ứng

Hình 2-19 Đảo chiều quay động điện chiều kích từ nối tiếp

Bài tập thực hành:

ng c m t chi u kích t n i ti p truy n ng cho m t máy s n xu t v i

Độ ộ ề ố ế ề độ ộ ả ấ

các thông s ghi Cataloge:ố

Pđm (kW) Uđm (V) n(vg/ph) đm Rkt Ω

4.4 220 1500 0.85

Xác định cấp điện trở khởi động biết động khởi động qua cấp điện trở 1.2.3 Các trạng thái hãm

- Trạng thái hãm động kích từ nối tiếp: Do đặc điểm động điện chiều kích từ nối tiếp có tốc độ 0t lớn nên dòng điện thực hãm ngược hãm động khơng có trạng thái hãm tái sinh

 Hãm ngược cách đưa Rf lớn vào động cơ.

Đặc tính hãm đặc tính biến trở ứng với tải năng, đoạn đặc tính cd đặc

Đặc tính hãm ngược với điện trở mạch phần ứng tính hãm ngược Dịng điện hãm tính sau:

u f dm h R R K U I      (2-63)

Đặc tính hãm ngược với Rf mạch trình bày hình vẽ

 Hãm ngược đảo chiều điện áp phần ứng

Sơ đồ nguyên lý đặc tính hãm biểu diễn hình vẽ Chú ý thực hãm chiều dòng điện kích từ cần giữ nguyên Người ta thường sử dụng trạng thái để hãm dừng máy

Đoạn bc đặc tính đặc tính hãm ngược Dòng điện hãm là: p u dm h R R K U I      

Phương trình đặc tính là:

K  M

R R K

Udm u f

2       

Rf đựoc tính để cho dịng điện hãm ban đầu nằm giới hạn cho

a) b) Hình 2-20.

a Sơ đồ nguyên lý hãm ngược đảo chiều điện áp phần ứng động cơ; b.Đặc tính hãm ngược đổi chiều cực tính điện áp phần ứng

b.Trạng thái hãm động năng:

- Hãm động kích từ độc lập: Khi động quay, muốn thực hãm ta cắt phần ứng động khỏi nguồn điện áp chiều đóng vào điện trở hãm Cịn cuộn kích từ nối vào lưới điện với điện trở phụ cho dịng kích từ lúc có chièu cũ trị số khơng đổi dịng Iktđm Trạng

thái hãm giống máy điện chiều kích từ độc lập Sơ đồ đặc tính thể hình 26

Phương trình đặc tính hãm là:

K  M

R R dm f u '     

Trong đó: Ru' ru rctf rct

a) b)

Hình 2-21

a Sơ đồ nguyên lý hãm động động chiều kích từ nối tiếp b Đặc tính hãm động kích từ độc lập cửa động kích từ nối tiếp.

Điện trở hãm chọn cho dòng điện hãm ban đầu nằm giới hạn cho phép:

  dm

h u bd dm hd I R R K

I '  22,5

  

 

Nên: h u

bd dm

h I R

K

R   

max



điện trở hãm dịng kích từ giữ nguyên chiều cũ Sơ đồ nguyên lý đặc tính hãm biểu diễn hình vẽ sau:

Phương trình đặc tính hãm là:

K  M

R

Ru h

2

   

và từ thông kích tù giảm dần q trình hãm động tự kích

a) b)

Hình 2-22.

a Sơ đồ nguyên lý hãm động tự kích động chiều kích từ nối tiếp b Đặc tính hãm động tự kích cửa động kích từ nối tiếp

Bài tập thực hành:

Câu 1:Động DC kích từ nối tiếp có khả A Hãm ngược

B Hãm tái sinh C Hãm động

D Hãm ngược hãm động

Câu 2:Hãm động động DC kích từ nối tiếp E Cắt động khỏi lưới điện

F Cắt phần ứng khỏi lưới điện G Cắt phần cảm khỏi lưới điện

H Cắt phần ứng khỏi lưới điện nối kín qua Rf

Câu 3:Trạng thái hãn ngược động điện kích từ nối tiếpkhi

E Pđ  0, Pcơ 0, P =  Pcơ - Pđiện 

F Pđ = 0, Pcơ 0, P =  Pcơ

G Pđ 0, Pcơ 0, P =  Pcơ - Pđiện

H Pđ = 0, Pcơ= 0, P = Pđ - Pcơ

Câu 4:Dòng điện hãm ban đầu trạng thái hãm động kích từ nối tiếp E Ih = Ehđ/ (Rư +Rh)

F Ih = - Ehđ/ (Rư +Rh)

G Ih = Ehđ/ (Rư - Rh)

2.Đặc tính động điện khơng đồng bộ, trạng thái khởi động và hãm.

Mục tiêu:

- Xây dựng đặc tính động điện khơng đồng

Phân tích trạng thái làm việc động điện không đồng -Tính cấp điện trở khởi động theo yêu cầu công nghệ

Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản

- Giá thành hạ so với động DC

- Vận hành tin cậy, chắn, không cần linh kiện phụ Nhược điểm:

- Điều chỉnh tốc độ khó

- Khống chế q trình q độ khó khăn,các động lồng sóc có tiêu khởi động xấu (dịng khởi động lớn, mơmen khởi động nhỏ)

2.1.Phương trình đặc tính

Phương trình đặc tính cơ

Để lập phương trình đặc tính ta sử dụng sơ đồ thay pha (hình 2-29) Một số giả thiết:

- Ba pha động đối xứng - Nguồn xoay chiều hình sin ba pha đối xứng

- Trở kháng không thay đổi theo nhiệt độ

- Tổng dẫn mạch từ khơng đổi, dịng từ hố phụ thuộc điện áp vào Statorr

- Bỏ qua tổn thất ma sát ổ đỡ, lõi thép

Hình 2-23.Sơ đồ thay pha ĐC KĐB

Trong đó:

U1ph hay U1f trị số hiệu dụng điện áp pha Statorr (V)

I’2 dịng rơto quy đổi Statorr (A)

I thành phần dịng điện từ hóa

I1 dịng điện pha dây quấn Statorr,

X, X1, X’2là điện kháng mạch từ, điện kháng tản Statorr, điện kháng tản

R, R1, R’2 điện trở mạch từ, điện trở dây quấn pha Statorr, rôto quy

đổi Statorr

s hệ số trượt động cơ:

s=ω1− ω

ω1

=n1− n

n1

Trong đó:

1 tốc độ từ trường quay Statorr động cơ, gọi tốc độ đồng

(rad/s):

ω1=2πf1

p =

n1

9,55 hay n1=

60f1 p

 tốc độ góc rơto động (rad/s)

f1 tần số điện áp nguồn đặt vào Statorr (Hz),

p số đôi cực động

Ngoài ra, gọi f2 tần số dịng điện Rotor f2 = s f1

Từ sơ đồ thay thế: I1=Uf1

[√Rμ1

2 +X2μ

+

√(R1+R2

s )

2 +X2nm]

Đặt Xnm = X1 + X'2 điện kháng ngắn mạch Nó có giá trị lớn

ngắn mạch động

Hình 2-24 Đặc tính dịng Statorr Ta thấy:

Khi  = 0, s = I1 = I1nm

Khi  = 1, s = thì:

1

√R2μ +X2μ

+¿ ¿

I1=Uf1¿

Hình 2-25 Đặc tính dịng rơto Ta có dịng điện Rotor quy đổi Statorr:

Khi  = 1, s=0 I'2 =0

Khi  = 0, s =

R1+R2'¿

2 +X2nm ¿ ¿

√¿

I2'

=I2 nm=Uf1

¿

Dựa vào điều kiện cân công suất động cơ: Công suất điện từ chuyển từ Statorr sang Rotor:

P12 = Mđt.1

P12 = Pcơ+ ΔP2

Nếu bỏ qua tổn thất phụ coi Momen điện từ Mđt động

Momen Mcơ: Mđt= Mcơ= M

hay M1 = M  + ΔP2

Nên: ΔP2 = M(1- ) = M1s

(2)

Xét công suất nhiệt cuộn dây pha: P2 = 3R’2 I’22 (3)

Nên: M=3R

'2I'2

sω1 Ta được:

(4)

Phương trình (4) phương trình đặc tính động điện xoay chiều ba pha không đồng

Xác định điểm cực trị:

Giải dMds =0

Ta được:

(5)

Và:

Hình 2-26 Đồ thị đặc tính động KĐB

Hình 2-27 Đồ thị đặc tính động KĐB = f(M)

trong chế độ động cơ.

Bài tập thực hành:

B s = ( n0 - n)/n0

C s = ( n0 + n)/n0

D s = ( n0 - n)/n

Câu 2:Khi tăng tải trục động KĐB pha làm động A Quay nhanh

B n0 giảm

C Quay chậm

D Không đổi

Câu 3:Động điện xoay chiều không đồng Roto dây quấn truyền động cho máy sản xuất với thông số ghi Cataloge:

Pđm

(kW)

U1đm

(V)

Nđm

(vg/ph)

 I1đm

(A)

cosđm E2nm

(V)

I2đm

(A) J (kgm2)

n0

(vg/ph)

1.4 380 855 2.3 5.3 0.65 112 4.3 0.021 870

a) Tính hiệu suất định mức điện trở Roto động b) Xây dựng đặc tính tự nhiên

1.3.Các tham số ảnh hưởng phương trình đặc tính Ảnh hưởng điện áp lưới (UL):

Khi điện áp lưới suy giảm, theo biểu thức mơmen tới hạn Mth

giảm bình phương lần độ suy giảm UL Trong tốc độ đồng 1, hệ

số trượt tới hạn Sth khơng thay đổi, ta có dạng đặc tính UL giảm hình

Hình 2-28 Đặc tính giảm điện áp Ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch Stator:

Khi điện trở điện kháng mạch Stator bị thay đổi, thêm điện trở phụ (R1f), điện kháng phụ (X1f) vào mạch Stator, o = const, theo biểu

Hình 2-29 Đặc tính có Rf Xf m ạch.Stator. Ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch rôto:

Khi thêm điện trở phụ R2f, điện kháng phụ X2f vào mạch rôto động cơ,

o = const, theo Mth = const; cịn Sth thay đổi, nên đặc tính có

dạng hình 3.36

Hình 2-30 Đặc tính có Rf m ạch Roto. Ảnh hưởng tần số lưới cung cấp cho động cơ:

Khi điện áp nguồn cung cấp cho động có tần số (f1) thay đổi tốc độ từ trường o tốc độ động  thay đổi theo o = 2.f1/p

Hình 2-31 Đặc tính thay đổi tần số. Ảnh hưởng số đôi cực p:

Để thay đổi số đôi cực Stator ta thường thay đổi cách đấu dây Do: ω1=2πf1

a, b,

Hình 2-32.

a) Đặc tính thay đổi số đôi cực, Mth = const

b) Đặc tính thay đổi số đơi cực, p1 = const

Bài tập thực hành:

Câu 1:Khi nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch Rotor A R2f nhỏ, Sth lớn,  nhỏ

B R2f lớn, Sth lớn,  nhỏ

C R2f nhỏ, Sth nhỏ,  không đổi D Mth = const, Sth= const, = const

Câu 2:Khi nối thêm điện trở điện kháng vào mạch Statorr

A n0 = const, Sth giảm, Mth giảm

B n0  0, Sth 0, Mth  C n0 = 0, Sth = 1, Mth  D n0 0, Sth  0, Mth 

Câu 3:Khi tăng tần số ĐC KĐB (ĐKB) A Mth giảm bình phương lần

B Mth Tăng bình phương lần

C Mth giảm, với Uđm = const

D Mth tăng

Câu 4:Động điện xoay chiều không đồng Roto dây quấn truyền động cho máy sản xuất với thông số ghi Cataloge:

Pđm

(kW)

U1đm

(V)

Nđm

(vg/ph)

 I1đm

(A)

cosđm E2nm

(V)

I2đm

(A) J (kgm2)

n0

(vg/ph)

1.4 380 855 2.3 5.3 0.65 112 4.3 0.021 870

a) Tính hiệu suất định mức điện trở Roto động

b) Xây dựng đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo ứng với điện trở phụ pha Rf = 0.175

Khi thêm điện trở phụ vào mạch Roto thơng số phương trình đặc tính thay đổi từ rút nhận xét ?

Các yêu cầu khởi động phương pháp khởi động động không đồng nói chung nói chung khơng khác biệt với động chiều kích từ độc lập ta xét động rơto dây quấn để hạn chế dịng khởi động, tăng Momen khởi động người ta đưa điện trở phụ vào mạch rơto q trình khởi động sau loại dần điện trở phụ theo cấp

Hình 2-32 Khởi động động khơng đồng rôto dây cách đưa điện trở phụ vào mạch rôto khởi động

a) Sơ đồ nguyên lý ; b) Đặc tính khởi động

Để xác định trị số cấp điện trở khởi động ta sử dụng sơ đồ đặc tính dã tuyến tính hố trơng đoạn khởi động Q trình tính tốn khởi động sau:

- Dựa vào thông số động đặc tính tự nhiên - Chọn trị số Momen

M1 ≤ 0,85Mth

M2 ≤ (1,1- 1,3)Mđm

Từ M1và M2 dóng song song với trục tung cắt đặc tính tự nhiên a b,

đường cắt đường song song với trục hoành qua ự1 N Lấy N làm điểm

đồng quy xuất phát đặc tính khởi động Phương pháp vẽ giống động chiều kích từ độc lập

Xác định điện trở khởi động:

Ta biết : SNT

STN

=R2+Rf2

R2

nên Rf'2=SNT− STN

STN R2

Từ đồ thị ta có : Rf21=Kd−Kb

Kb R2=

2 2 2 2 2 2 2 2 ) ( ) ( S X R S X E J S X R S R E S X J R S E     

Rf22=

Kf−Kd

Kb R2=

df Kb R2

Rf23=

Kh−Kf

Kb R2=

fh Kb R2

Bài tập thực hành:

Câu 1:Khi đóng điện trực tiếp vào động KĐB ba pha có cơng suất lớn

A Làm động quay nhanh

B Dòng khởi động lớn, sụt áp lưới điện

C Động chạy chậm D Động bị chấn động mạnh

Câu 2: Động điện xoay chiều không đồng Roto dây quấn truyền động cho máy sản xuất với thông số ghi Cataloge:

Pđm (kW) U1đm (V) Nđm (vg/ph)

 I1đm

(A)

cosđm E2nm

(V)

I2đm

(A) J (kgm2)

n0

(vg/ph)

1.4 380 855 2.3 5.3 0.65 112 4.3 0.021 870

2.Tính hiệu suất định mức điện trở Roto động

3 Xác định cỏc cấp điện trở khởi động biết động khởi động qua cấp điện trở

1.5.Các trạng thái hãm 2.4.1 Hãm tái sinh

Hãm tái sinh xảy tốc độ  rôto lớn tốc độ đồng 1

đang làm việc trạng thái động từ trường quay cắt dẫn cuộn dây Stator rôto theo chiều nhau, nên sức điện động Stator E1 sức

điện động rôto E2 trùng pha nhau, hãm tái sinh E1 giữ chiều cũ

còn sức điện động E2 có chiều ngược lại  >1, dẫn rôto

cắt từ trường quay theo chiều ngược lại Dịng điện cuộn dây rơto tính:

Ta thấy chuyển sang trạng thái hãm tái sinh S < 0, có thành phần tác dụng dịng điện rơto đổi chiều, mơmen đổi chiều, cịn thành phần phản kháng giữ chiều cũ: trạng thái hãm tái sinh động làm việc máy phát điện song song với lưới, trả công suất tác dụng lưới, cịn tiêu thụ cơng suất phản kháng để trì từ trường quay

Những động không đồng điều chỉnh tốc độ phương pháp tần số số đơi cực Khi giảm tốc thực hãm tái sinh

Trên hình 2.38 đoạn đặc tính hãm tái sinh b12,b13,  12hoặc 13

(a) (b)

Hình 2-33. Đặc tính hãm tái sinh thay đổi T (a) tải (b)

Với những động không đồng sử dụng hệ truyền động có tải năng, thực hãm tái sinh hạ tải trọng với tốc độ  >-1 hình

là đoạn hãm tái sinh hạ tải ứng với đường đặc tính này, từ trường quay đổi chiều cách đổi thứ tự hai ba pha điện áp Stator

2.4.2 Hãm ngược

a Hãm ngược nhờ thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng

Hãm ngược xảy động đàn làm việc ta đóng vào mạch phần ứng (rơto) điện trở phụ lớn Giả sử động làm việc điểm A đặc tính góc phần tư I để nâng tải với tốc độ Lúc tiếp điểm K đóng lại để dừng vật hạ xuống Động nối thêm điện trở phụ Rp vào mạch phần

ứng nhờ mở tiếp điển K (cơng tắc tơ K thơi tác động) đặc tính tương ứng đặc tính dốc

Hình 2-34 Đặc tính hãm ngược thêm Rp

b Hãm ngược nhờ đảo chiều quay

Hãm ngược xảy động làm việc ta đổi thứ tự hai ba pha điện áp đặt vào Stator Giả sử động đóng điện quay thuận làm việc với tải có mơmen phản kháng điểm A đặc tính tự nhiên Để hãm máy động đảo chiều quay nhờ đảo chỗ hai ba pha cấp điện cho Stator Động chuyển điểm làm việc từ A đặc tính sang B đặc tính với tốc độ (do quán tính cơ) Quá trình hãm nối ngược băt đầu Khi tốc độ động giảm theo đặc tính tới điểm D ự = Lúc cắt điện động dừng Đoạn hãm ngược (MĐ < 0, ựĐ > 0) BD Nếu không cắt điện ự

= trường hợp hình (2.40d), động có mơmen MĐ > Mc nên bắt đầu tăng

tốc, mở máy quay ngược lại theo đặc tính làm việc ổn định điểm E với tốc độ ựE theo chiều ngược lại

Hình 2-35 Sơ đồ nối dây

Khi động hãm nối ngược theo đặc tính 2, điểm B ứng với mơmen (âm) trị số nhỏ nên tác dụng hãm không hiệu Thực tế phải tăng cường

mômen hãm ban đầu (Mh ~ 2,5Mđm) nhờ vào đảo chiều quay từ trường

Stator vừa đưa thêm điện trở phụ ngược theo đặc tính (đoạn KL) với mơmen hãm ban đầu Mk đủ lớn Tới điểm L ự = Lúc cắt điện động

sẽ dừng Nếu khơng cắt điện động tăng tốc theo chiều ngược lại tới điểm N Nếu lúc lại cắt điện trở phụ động chuyển điểm làm việc sang đặc tính tăng tốc tiếp tới điểm E Trường hợp điện trở phụ q lớn, động có đặc tính hãm nối ngược trình hãm kết thúc điểm I Động tăng tốc chạy ngược lại |MI| < |Mc|

Chú ý: Trong hai trường hợp hãm ngược 1

  

  

S

nên dịng điện rơto có giá trị lớn Mặt khác tần số dịng điện rơto f2 = S f1 lớn, nên điện kháng X2’

lớn, mơmen nhỏ Vì để tăng cường mơmen hãm hạn chế dịng điện rơto ta cần đưa thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch rôto Điện trở ứng với dịng điện hãm ban đầu

2.4.3 Hãm động

Trạng thái hãm động xẩy động quay ta cắt Stator động khỏi nguồn điện xoay chiều, đóng vào nguồn chiều Người ta chia hãm động động loại thành hai dạng: Hãm động kích từ độc lập hãm động tự kích

a Hãm động kích từ độc lập (kích từ ngồi)

Để hãm động kích từ độc lập động không đồng rôto dây quấn, ta phải cắt Stator khỏi lưới điện xoay chiều (mở tiếp điểm K) cấp vào Stator dịng điện chiều để kích từ (đóng tiếp điểm H) Thay đổi dịng kích từ nhờ Rkt

Hình 2-36.Sơ đồ nguyên lý hãm động năng

Hình 2-37 Sơ đồ đấu dây mạch Stator đồ thị véc tỏ sức điện động

Khi cắt Stator khỏi nguồn xoay chiều đóng vào nguồn chiều dịng chiều sinh từ trường đứng yên so với Stator Giả sử từ thơng có chiều mũi tên (hình 2.43) Rơto động theo qn tính quay theo chiều cụ thể hình vẽ dẫn rôto cắt từ trường đứng yên Nên xuất sức điện động cảm ứng e2 Xác định chiều

e2 theo quy tắc bàn tay phải ứng với ký hiệu dấu (+) sức điện động có

chiều vào kí hiệu dấu (•), sức điện động có chiều Vì rơto kín mạch nên b2 lại sinh dịng i1 chiều Tương tác giữa dòng điện i2 từ

trường đứng yên tạo nên sức điện động F có chiều xác đinh theo quy tắc bàn tay trái

Lúc F sinh mơmen hãm có chiều ngược với chiều quay rôto làm cho rôto quay chậm lại sức điện động e2 giảm dần Động làm việc

chế độ máy phát điện Động hệ qua động biến đổi thành điện tiêu thụ điện trở mạch rôto (điện trở cuộn ứng điện trở nối thêm vào mạch phần ứng có)

•

• • • •

F i

ự ệ

F

Giả sử trước hãm, động làm việc điểm A đặc tính hãm động năng, động chuyển sang làm việc điểm B đặc tính hãm động góc phần tư II

Hình 2-38 Đặc tính hãm động kích từ độc lập

Tốc độ động giảm dần theo đặc tính hãm O theo đoạn BO Tại điểm O, động dừng tải phản kháng Nếu tải có tính chất động bị kéo quay ngược, ổn định điểm D (góc phần tư IV)

Điện trở mạch rơto dịng kích từ cấp cho Stator lúc hãm động có ảnh hưởng tới dạng đặc tính hãm Thay đổi điện trở hãm mạch rôto theo sơ đồ

(b) Hình 2-39

a) Sơ đồ nguyên lý hãm động kích từ độc lập b) Các đặc tính hãm động kích từ độc lập

Trên hình đường đặc tính hãm ứng với dịng kích từ (Ikt1

= Ikt2) Nhưng điện trở hãm mạch rôto khác (Rh1 < Rh2) Đường đặc

tính hãm có dịng kích từ nhỏ đặc tính hãm (Ikt3 = Ikt4 < Ikt1 =

Ikt2) ứng với điện trở hãm khác trông mạch rôto (Rh3 < Rh4)

Các đặc tính hãm ứng với dịng kích từ khác (Ikt1 > Ikt3)

cùng giá trị điện trở hãm (Rh1 = Rh3) b Hãm động tự kích

Đối với hãm động tự kích, nguồn chiều tạo từ lượng mà động tích luỹ được, sơ đồ nguyên lý thể hình vẽ

Trong cách hãm động kích từ độc lập (hay kích từ ngồi) Từ trường lúc hãm tạo nhờ nguồn chiều từ bên ngồi có giá trị khơng đổi Trong cách hãm động tự kích từ, từ trường lúc hãm tạo dịng điện cảm ứng phần ứng Dòng cảm ứng xoay chiều chỉnh lưu cấp lại kích từ qua điện trở hạn chế Từ trường hãm yếu dần tốc độ động giảm (vì suất điện động cảm ứng giảm)

Hình 2-41 Đặc tính hãm tụ điện

Hình vẽ trình bày sơ đồ nguyên lý nối động để hãm tụ điện Các tụ điện nối tam giác mắc song song với động chúng nạp điện đầy động làm việc điểm làm việc đặc tính

Khi cắt động khỏi lưới điện tụ điện phóng điện tạo từ trường quay với tốc độ không tải lý tưởng 0', thấp nhiều so với tốc độ

khơng tải lý tưởng đặc tính Do tốc độ làm việc LVlớn nhiều 0'

nên động chuyển sang hãm tái sinh điểm B đặc tính Tốc độ động giảm nhanh theo đặc tính xuống tốc độ 0' Trị số điện dung tụ điện

càng lớn mơmem hãm ban đầu lớn tốc độ không tải lý tưởng 0'

nhỏ (đường đặc tính 3) Nghĩa trình hãm kéo xuống tốc độ thấp hơn, hãm hiệu Giá trị điện dung tụ cần chọn cho dòng điện hãm ban đàu khơng vượt q dịng điện mở máy với sơ đồ

C=3185.k.U ,( F) I

m Th 



Trong đó: Ith : Dịng từ hố pha động (A)

Uđm: Điện áp dây định mức (V)

Quá trình hãm tụ điện kết thúc tốc độ giảm (30 – 40)% giá trị tốc độ định mức lúc động bị tiêu hao 3/4 dự trữ làm việc Để dừng hồn tồn động dùng phanh

Bài tập thực hành:

Câu 1: Hãm ngược động không đồng cách đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng

E Mơmen động chiếu với tốc độ

F Mômen động ngược chiếu với tốc độ

G Mômen động với tốc độ H Mômen tốc độ không

Câu 2:Trạng thái hãm tái sinh xảy động KĐB

E Mômen tải trọng gây  mômen ma sát

F Mômen tải trọng gây  mômen ma sát

G Mômen tải trọng gây = mômen ma sát H mômen ma sát 

Câu 3: Hãm ngược động không đồng cách đưa Rf đủ lớn vào mạch

phần ứng Khi phụ tải mang tính chất E Mômen động lớn mômen tải

F Mômen động nhỏ mômen tải

G Mômen động mômen tải H Mômen động không đổi

Câu 4: Đối với động không đồng bộ, giảm đột ngột điện áp nguồn Uư lúc

động quay

E Hãm tái sinh

F Hãm ngược G Hãm động H Hãm ma sát

Câu 5:Trạng thái hãm tái sinh động không đồng có đặc điểm E  0

F  0

G = 0

H 0= const

Câu 6:Khi hãm tái sinh động KĐB E Động khơng tiêu thụ lượng

F Có tiêu thụ lượng không đáng kể G Tiêu thụ nhiều lượng

H Động biến thành máy phát điện

J Cắt mạch Statorr khỏi lưới điện K Cắt mạch Statorr khỏi lưới điện

L Cắt mạch Statorr khỏi lưới điện nối kín qua Rf

THỰC HÀNH

CÁC TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I Mục tiêu

- Kiểm nghiệm hiểu đặc tính động khơng đồng (KĐB) - Kiểm nghiệm hiểu chế độ

hãm tái sinh động KĐB II Thảo luận

1 Phương trình đặc tính động KĐB có dạng:

/ 2 / 2 ( ) f o nm R U M R

s R X

s          

Đặc tính có dạng hình Từ dạng ĐTC lý thuyết biết trước, ta xác định ĐTC thực nghiệm

bằng cách tăng dần tải Mc từ đến động dừng, đo ghi tốc độ

từng điểm Ứng với tải Mc làm động giảm tốc đột ngột dừng Momen tới

hạn động Chế độ hãm tái sinh

Khi động bị kéo động khác tải động xét chuyển sang chế độ máy phát hay chế độ hãm tái sinh, hình 2.2

III Chuẩn bị dụng cụ thiết bị

- máy tính có cài đặt phần mềm thu thập dữ liệu LVDAM-EMS - thu thập dữ liệu DATA ACQUISITION INTERFACE - máy điện KĐB SQUIRREL CAGE INDUCTION MOTOR - máy đo tạo tải DYNAMOMETER

IV Thực A Đặc tính

1 Nối dây curoa giữa trục máy điện KĐB Dynamometer Nối mạch điện hình 2.3,

Chú ý: - Khơng nối nguồn U2

- Các đồng hồ V, A, N, T sử dụng thu thập liệu Data Acquision Interface đo thơng qua máy tính người hướng dẫn cài đặt trước.

3 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau:

MODE: DYN Vặn núm Manual MIN

Load Control Mode: Man

4 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1

5 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U1

6 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 cho đồng hồ điện áp V(E2) điện áp pha Stator đạt cỡ 200Vdc Động quay Quan sát chiều quay tốc độ hiển thị hình Ghi lại chiều quay động cơ:

Động quay:……….chiều kim đồng hồ

Hình 2-42 Sơ đồ thực hành động khơng đồng bộ

8 Vặn núm chỉnh nguồn U1 Tắt nguồn U1 cách nhấn nút màu đỏ B Chế độ hãm tái sinh

9 Nối dây curoa giữa trục máy điện KĐB Dynamometer 10 Nối mạch điện hình 2.3,

Chú ý: - Nối nguồn U2, nguồn U2 phải độc lập với nguồn U1

- Các đồng hồ V, A, N, T sử dụng thu thập liệu Data Acquision Interface đo thơng qua máy tính người hướng dẫn cài đặt trước.

11 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau:

MODE: PRIME MOVER

12 Vặn núm điều chỉnh nguồn U2

13 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U2

14 Vặn núm điều chỉnh nguồn U2 cho động bắt đầu quay Quan sát

chiều quay động cơ Nếu động quay ngược chiều với chiều quay của

động bước đảo cực tính nguồn U2

15 Vặn núm điều chỉnh nguồn U2 Nhấn nút đỏ tắt nguồn U2 16 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1

17 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U1

18 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 cho đồng hồ điện áp V(E2) Stator động đạt cỡ 200Vdc Động quay Quan sát tốc độ hiển thị hình

19 Nhấn cơng tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U2 Vặn núm điều chỉnh nguồn U2 tăng dần đến đạt tốc độ 1500 vịng/phút Ghi lại thơng số điểm làm việc không tải lý tưởng:

- Điện áp Stator: U1 = ………… V

- Dòng điện Stator: I1 = ………A

- Công suất điện Pđ = ………W

- Tốc độ: n = ……… vòng/phút

- Momen: M = ……….Nm

số điện áp, dịng điện Stator, cơng suất điện vào động cơ, tốc độ Momen động vào bảng 2.2

Bảng 2-3

STT Điện áp (V)

Dòng điện (A)

Công suất pha (W)

Công suất pha (W)

Tốc độ (rpm)

Momen (Nm)

2 10

21 Vặn núm điều chỉnh nguồn U2 giảm dần Nhấn nút đỏ tắt nguồn U2 22 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 giảm dần Nhấn nút đỏ tắt nguồn U1 23 Thu gọn tất dây nối để vào nơi quay định

V Nhận xét

1 Từ kết thí nghiệm, vẽ nhận xét đặc tính động KĐB:

Nhận xét:…… ………….………

……… ………

n

2 Nhận xét chế độ hãm tái sinh động cơ:

- Công suất điện đưa vào động cơ: Pđ = ……….W

- Công suất Pcơ = ……….W

- Nhận xét chiều lượng điện cơ:… ………

3.Đặc tính động điện đồng bộ, trạng thái khởi động hãm. Mục tiêu:

- Trình bầy nội dung đặc tính cơ, - khởi động động không đồng , - Thực trạng thái hãm

3.1.Phương trình đặc tính

Động đồng sử dụng rộng rãi những truyền động cơng suất trung bình lớn, có yêu cầu điều chỉnh tốc độ cao

Động đồng thường dùng cho máy bơm, quạt gió, hệ truyền động nhà máy luyện kim thường sử dụng làm động sơ cấp tổ máy phát – động công suất lớn

Ưu điểm động đồng có độ ổn định toccs độ cao, hiệu suất lớn, vận hành có độ tin cậy cao Sơ đồ nguyên lý động đồng hình vẽ

Khi đóng Statorr động đồng vào lưới điện xoay chiều có tần số f1

khơng đổi động làm việc với tốc độ khơng đổi tốc độ đồng ω1=2πf1

p

Trong phạm vi Momen cho phép M < Mmax, đặc tính tuyệt đối cứng,

Khi Momen vượt giá trị giới hạn Mmax tốc độ động đồng

Trong hệ truyền động sử dụng động đồng người ta cịn sử dụng đặc tính góc M = f(θ)

Đặc tính góc biểu diễn mối quan hệ Momen động với góc lệch véc tơ điện áp pha lưới điện véc tơ sức điện động cảm ứng

3.2.Khởi động động không đồng

Quá trình khởi động động đồng gồm giai đoạn:

Giai đoạn thứ nhất: Statorr động đấu vào nguồn điện xoay chiều, cịn cuộn kích từ đóng kín qua điện trở hạn chế, để cuộn kích từ khỏi bị áp sức điện động cảm ứng sinh Trong giai đoạn động đồng khởi động động khơng đồng Đặc tính khởi động biểu diễn hình vẽ

Đường 2: Đặc tính khởi động động có cuộn dây khởi động điện trở lớn

Giai đoạn thứ hai: cuối giai đoạn thứ tốc độ đạt 95% tốc độ đồng bộ, lúc ta đưa dịng kích từ vào Roto để tạo Momen đưa tốc độ động lên đồng

Giai đoạn quan trọng khơng đưa tốc độ động lên đồng động làm việc trạng thái không đồng cuộn khởi động bị phát nóng mức, bị cháy

Trong số trường hợp đặc biệt người ta khởi động động đồng phương pháp sau:

- Khởi động trực tiếp cách đóng mạch Statorr vào lưới điện với điện áp định mức từ đầu

- Khởi động gián tiếp cách đóng Statorr vào lưới điện thông qua điện kháng phụ biến áp tự ngẫu để hạn chế dịng khởi động sau ngắn mạch chúng

3.3.Các trạng thái hãm

Đặc tính hãm động có dạng động khơng đồng hãm động kích từ độc lập

Trạng thái hãm tái sinh xảy động làm việc đoạn đặc tính nằm góc phần tư thứ hệ tọa độ (M, ω) Lúc động đồng làm việc chế độ máy phát, biến thành điện trả lưới

Bài tập thực hành:

Câu 1: Động điện đồng ba pha, mômen vượt qúa trị số mmômen lớn cho phép M  Mmax thì:

A Tốc độ động đồng

B Tốc độ động đồng

C Tốc độ động với tốc độ động chiều D Tốc độ động chậm

Câu 2:Độ cứng đặc tính động đồng ba pha

A Tuyệt đối cứng

B Tương đối cứng C Bình thường D mềm

Câu 3:Hãm động kích từ độc lập động động ba pha A Từ thông  biến đổi

B Từ thông  đm

C Từ thông  không đổi

D Từ thông  đm

Câu 4:Trạng thái hãm động động đồng

A Cắt Statorr khỏi lưới điện nối tắt qua điện trở phụ ba pha B Cắt Rotor khỏi lưới điện nối tắt qua điện trở phụ ba pha

D Cắt Statorr khỏi lưới điện nối tắt qua điện trở phụ ba pha, Rotor

được kích từ trước

Câu 5: Khi giảm điệnm áp đặt vào Statorr động không đồng ba pha A Mômen tới hạn không đổi

B Mômen tới hạn giảm bình phương lần

C Mơmen tới hạn tăng

D Mơmen tới hạn khơng

CÂU HỎI ƠN TẬP

1 Xây dựng đặc tính động điện chiều kích từ độc lập (DC)? Phân tích trạng thái làm việc động điện chiều kích từ độc lập? Tính cấp điện trở khởi động theo yêu cầu công nghệ?

4 Xây dựng đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp?

5 Phân tích trạng thái làm việc động điện chiều kích từ nối tiếp? Tính cấp điện trở khởi động theo yêu cầu công nghệ?

Mã chương: 20-03 Giới thiệu:

Điều chỉnh tốc độ những nội dung truyền động điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ máy sản xuất Điều chỉnh tốc độ truyền động điện dùng phương pháp túy điện, tác động lên than hệ thống truyền động điện để thay đổi tốc độ động điện

Ngày nay, đại đa số máy sản xuất từ nhỏ đến lớn, từ đơn lẻ đến dây chuyền sản xuất sử dụng truyền động điện (TĐĐ) Để đảm bảo những yêu cầu công nghệ phức tạp khác nhau, nâng cao mức độ tự động suất, hệ TĐĐ thường phải điều chỉnh tốcđộ, tức cần phải điều chỉnh tốc độ máy theo yêu cầu công nghệ Có thể điều chỉnh tốc độ máy phương pháp khí phương pháp điện qua việc điều chỉnh tốc độ động điện Ở đây, ta xem xét việc điều chỉnh tốc độ theo phương pháp điện.Điều chỉnh tốc độ động điện khác với việc tự thay đổi tốc độ động

Mục tiêu:

- Trình bày phương pháp điều chỉnh tốc độ động - So sánh ưu, nhược điểm phương pháp

- Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ phù hợp với hệ truyền động điện thực tế

- Chủ động, nghiêm túc học tập công việc

1 Khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện; tốc độ đặt ; tiêu chất lượng truyền động điều chỉnh.

Mục tiêu:

Trình bầy khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện; tốc độ đặt ; tiêu chất lượng truyền động điều chỉnh

1.1 Dải điều chỉnh tốc độ

Dải điều chỉnh tốc độ (hay phạm vi điều chỉnh tốc độ) tỉ số giữa giá trị tốc độ làm việc lớn nhỏ hệ TĐĐ ứng với mômen tải cho

D=ωmax

ωmin

Dải điều chỉnh tốc độ hệ TĐĐ lớn tốt Mỗi máy sản xuất yêu cầu dải điều chỉnh định phương pháp điều chỉnh tốc độ đạt dải điều chỉnh

1.2 Độ trơn điều chỉnh

γ=ωi+1

ωi

Trong dải điều chỉnh tốc độ, số cấp tốc độ lớn chênh lệch tốc độ giữa cấp độ trơn tốt Khi số cấp tốc độ lớn (k) độ trơn điều chỉnh   Trường hợp hệ điều chỉnh gọi hệ

điều chỉnh vô cấp có giá trị tốc độ toàn dải điều chỉnh 1.3 Độ ổn định tốc độ (độ cứng đặc tính cơ)

Để đánh giá so sánh đặc tính cơ, người ta đưa khái niệm độ cứng đặc tính 

Hình 3-1 Độ cứng đặc tính cơ Nếu || bé đặc tính mềm (|| < 10)

Nếu || lớn đặc tính cứng (|| = 10 - 100)

Khi || =  đặc tính nằm ngang tuyệt đối cứng

Đặc tính có độ cứng  lớn tốc độ bị thay đổi mơmen thay đổi Ở hình 3.2, đường đặc tính cứng đường đặc tính nên với biến động M đặc tính có độ thay đổi tốc độ 1

nhỏ độ thay đổi tốc độ 2 cho đặc tính

Nói cách khác, đặc tính cứng thay đổi tốc độ phụ tải thay đổi nhiều.Do sai lệch tốc độ nhỏ hệ làm việc ổn định, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng

1.4 Tính kinh tế

Hệ điều chỉnh có tính kinh tế vốn đầu tư nhỏ, tổn hao lượng ít, phí tổn vận hành khơng nhiều

Các phương pháp điều chỉnh tốc độ qua mạch phần ứng ln có tổn hao lượng lớn điều chỉnh tốc độ qua mạch kích từ

1.5.Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh đặc tính tải

của tải máy sản xuất Như hệlàm việc đảm bảo yêu cầu chất lượng, độ ổn định

Ngoài tiêu trên, tuỳ trường hợp cụ thể mà ta có những địi hỏi khác buộc hệ điều chỉnh tốc độ cần phải đáp ứng

2 Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh sơ đồ mạch. Mục tiêu:

Trình bầy nội dung phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh sơ đồ mạch

2.1.Hệ thống máy phát - động

Hệ thống máy phát - động (F-Đ) hệ truyền động điện mà BBĐ điện máy phát điện chiều kích từ độc lập Máy phát thường động sơ cấp không đồng pha quay coi tốc độ quay máy phát khơng đổi

Hình 3-2 Hệ truyền động F-Đ đơn giản Trong sơ đồ:

- Đ : Là động điện chiều kéo cấu sản xuất, cần phải điều chỉnh tốc độ - F : Là máy phát điện chiều, đóng vai trò BBĐ, cấp điện cho động Đ - ĐTr : Động KĐB pha kéo máy phát F, thay nguồn lượng khác

- K : Máy phát tự kích, để cấp nguồn điện cho cuộn kích từ CKF CKĐ Điện áp biến đổi cấp cho động Đ:

UF = UĐ = EF - I.RưF = K.φ.ωĐTr - I.RưF

kích từ CKF thđổi, từ thơng kích từ φF máy phát thay đổi (giảm), dẫn

đến điện áp UF thay đổi, độ động Đ thay đổi: ω < ωcb Như vậy,

cách điều chỉnh biến trở RKF, ta điều chỉnh điệnphần ứng động Đ giữ

từ thông không đổi: φĐ = φđm

Khi thay đổi giá trị biến trở RKĐ ta thay đổi từ thơng kích từ động Đ Khigiảm tốc độ động Đ tăng: ω < ωcb Trong điều chỉnh từ

thông φĐ, ta giữ điện áp phần ứng động không đổi: UưĐ = Uđm

Đảo chiều: Cặp tiếp điểm T đóng N đóng, dịng điện kích từ máy phát ICKF đảo chiều,đó đảo chiều từ thơng φF, UF đảo dấu, dẫn đến ω đảo chiều

Khi thực hãm động Đ qua giai đoạn hãm tái sinh: + Tăng φĐ định mức

+ Giảm điện áp phần ứng động Nhận xét hệ F-Đ:

- Ưu điểm:

+ Điều chỉnh tốc độ đơn giản, tốn lượng thực mạch kích từ

+ Dễ dàng đảo chiều quay cách đảo chiều từ thông máy phát đảo chiều từ thông động Tuy nhiên thực tế thường dùng cách đảo chiều từ thơng máy phát khơng thể để φĐ = (ω → ∞)

- Nhược điểm:

+ Nhược điểm quan trọng hệ F-Đ dùng nhiều máy điện quay,

trong máy điện chiều, gây ồn lớn, cơng suất lắp đặt máy gấp lần công suất động chấp hành, dẫn đến giá thành tăng, hiệu suất thấp + Ngồi ra, máy phát chiều có từ dư, đặc tính từ hóa có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ Phạm vi điều chỉnh tốc độ:

D = Du.D = 10.(2÷3)/1 = (20 ÷ 30)/1

Phạm vi điều chỉnh tốc độ bị chặn điện áp dư Udư Bị chặn giới hạn học

Khi dịng kích từ ICKF = UF = Udư ≠ 0, tồn giá trị tốc độ ω ≠

0 Vì để giảm nhanh tốc độ động ta phải thực hãm động

2.2. Hệ chỉnh lưu - động

2.2.1. Hệ chỉnh lưu – động không đảo chiều.

Các biến đổi dòng điện xoay chiều thành chiều thực chất chỉnh lưu (hay nắn điện) dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dịng điện chiều

Có nhiều sơ đồ chỉnh lưu khác phân loại sau: - Theo số pha có: Chỉnh lưu pha, chỉnh lưu pha

- Theo điều khiển có: Chỉnh lưu khơng điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển, chỉnh lưu bán điều khiển

Các sơ đồ chỉnh lưu Thyristor

a) Sơ đồ chỉnh lưu Thyristor hình cầu pha

c) Sơ đồ chỉnh lưu Thyristor hình tia pha Hình 3-3 Các sơ đồ chỉnh lưu Tiristor.

Trong sơ đồ chỉnh lưu trên, giá trị điện áp trung bình chiều tải phụ thuộc vào góc điều khiển kích mở Thyistor:

Ud= Ud0.cosα

Do đó, thay đổi góc điều khiển α ta thay đổi giá trị điện áp trung bình tải Nếu tăng giá trị góc điều khiển α điện áp trung bình giảm, ngược lại, giảm α điện áp trung bình tăng Giá trị lớn điện áp trung bình tải Ud0, ứng với góc α =

Dịng điện trung bình qua tải:

I=Ud

Zd

với Zd=√R2+X2L

Trường hợp mạch tải có thêm suất điện động phản kháng: I=Ud− E

Zd

Hình 3-4.Các sơ đồ thường gặp hệ truyền động T-Đ không đảo chiều. Vai trò máy biến áp sơ đồ chỉnh lưu:

- Biến đổi điện áp phù hợp

- Tạo điểm trung tính cần thiết (đối với sơ đồ hình tia)

Việc sử dụng máy biến áp mạch tùy thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu Vai trò cuộn kháng CK: Điện áp sau chỉnh lưu hàm tuần hồn khơng sin Khai triển Fourier ta hàm có tồn thành phần sóng hài bậc cao Cuộn kháng CK dùng lọc thành phần bậc cao để lấy thành phần chiều A0

f(t) = A0 + ΣAisiniωt + ΣBicosiωt

Trong thực tế lọc hết hồn tồn thành phần sóng hài bậc cao, cịn tồn thành phần dịng điện xoay chiều chạy qua động làm động nóng so với trường hợp làm việc hệ F-Đ

2.2.2. Hệ chỉnh lưu – động có đảo chiều

Hình 3-5 Các sơ đồ hệ truyền động T-Đ có đảo chiều thường gặp.

Có thể đảo chiều động hai cách: Đảo chiều điện áp phần ứng đảo chiều từ thơng kích từ Trong sơ đồ đảo chiều trên, cuộn kháng cân CB dùng để chặn dòng điện cân chảy qua hai chỉnh lưu đảo chiều

3 Điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh thơng số động cơ Mục tiêu:

Trình bầy nội dung điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh thông số động

Khi xem xét phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập, ta biết quan hệ =f(M) phụ thuộc thông số điện U, , Rư Sự

thay đổi thông số cho những

phương pháp sau đây:

3.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng

Sơ đồ nguyên lý biểu diễn hình vẽ Từ thơng động giữ không đổi Điện áp phần ứng cấp từ biến đổi

Khi thay đổi điện áp cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ đặc tính ứng với tốc độ khơng tải khác nhau, song song có độ cứng

Điện áp U thay đổi phía giảm (U<Uđm) nên phương pháp cho phép điều chỉnh giảm tốc độ

Hình 3-6 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ

Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập biện pháp thay đổi điện áp phần ứng có đặc điểm sau:

- Điện áp phần ứng giảm, tốc độ động nhỏ - Điều chỉnh trơn toàn dải điều chỉnh

- Độ cứng đặc tính giữ khơng đổi tồn dải điều chỉnh

- Độ sụt tốc tuyệt đối tồn dải điều chỉnh ứng với mơmen - Độ sụt tốc tương đối lớn đặc tính thấp dải điều chỉnh Do vậy, sai số tốc độ tương đối (sai số tĩnh) đặc tính thấp khơng vượt sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh

- Dải điều chỉnh phương pháp có thể: D ~ 10:1

- Chỉ điều chỉnh tốc độ phía giảm (vì thay đổi với Uư ≤ Uđm)

- Phương pháp điều chỉnh cần nguồn để thay đổi trơn điện áp

3.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thông

của động qua điện trở mắc nối tiếp mạch kích từ Rõ ràng phương pháp cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ, nghĩa giảm dịng điện kích từ (Ikt ≤ Iktđm) thay đổi phía giảm từ thơng Khi giảm

từ thơng,đặc ính dốc có tốc độ khơng tải lớn Họ đặc tính giảm từ thơng hình vẽ

Hình 3-7 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập phương pháp thay đổi từ thơng kích từ

Phương pháp điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thơng có đặc điểm sau:

- Từ thơng giảm tốc độ khơng tải lý tưởng đặc tính tăng, tốc độ động lớn

- Độ cứng đặc tính giảm giảm từ thơng

- Có thể điều chỉnh trơn dải điều chỉnh: D ~ 3:1 - Chỉ điều chỉnh thay đổi tốc độ phía tăng

- Do độ dốc đặc tính tăng lên giảm từ thơng nên đặc tính cắt đó, với tải khơng lớn (M1) tốc độ tăng từ thơng giảm Cịn vùng tải lớn

(M2) tốc độ tăng giảm tùy theo tải Thực tế, phương pháp sử

dụng vùng tải không lớn so với định mức

với dòng kích từ (1÷10)% dịng định mức phần ứng Tổn hao điều chỉnh thấp

3.3 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch phần ứng

Sơ đồ nguyên lý nối dây hình 3.6 Khi tăng điện trở phần ứng, đặc tính dốc giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng Họ đặc tính thay đổi điện trở mạch phần ứng hình vẽ

Đặc điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở mạch phần ứng:

- Điện trở mạch phần ứng tăng, độ dốc đặc tính lớn, đặc tính mềm độ ổn định tốc độ kém, sai số tốc độ lớn

- Phương pháp cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ phía giảm (do tăng thêm điện trở)

- Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng tổn hao công suất dạng nhiệt điện trở lớn

- Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số mômen tải Tải nhỏ (M1) dải điều chỉnh D=ωmax

ωmin nhỏ Nói chung, phương pháp cho dải điều chỉnh: D ≈

5:1

Hình 3-8 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập bằng phương pháp thay đổi điện trở phần ứng.

- Về nguyên tắc, phương pháp cho điều chỉnh trơn nhờ thay đổi điện trở dòng Rotor lớn nên việc chuyển đổi điện trở khó khăn Thực tế thường sử dụng chuyển đổi theo cấp điện trở

4 Điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp nguồn Mục tiêu:

Trình bầy phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp nguồn

Khi thay đổi điện áp cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ đặc tính ứng với tốc độ khơng tải khác nhau, song song có độ cứng

Điện áp U thay đổi phía giảm (U<Uđm) nên phương pháp cho phép điều chỉnh giảm tốc độ

Hình 3-9 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ

Giả sử động làm việc điểm A đặc tính ứng với điện áp U1 phần ứng Khi giảm điện áp từ U1 xuống U2, động thay đổi điểm làm việc từ điểm A có tốc độ lớn ωA đường xuống điểm D có tốc độ nhỏ (ωD<ωA) đường (ứng với điện áp U2)

Hình 3-10 Trạng thái hãm điều chỉnh tốc độ động bằng cách thay đổi điện áp phần ứng.

áp, nghĩa chuyển nhanh từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp với trình giảm tốc xảy q trình hãm tái sinh Chẳng hạn, hình 3.4, động làm việc điểm A với tốc độ lớn ωA đặc tính ứng với điện áp

U1 Ta giảm mạnh điện áp phần ứng từ U1 xuống U3 Lúc động chuyển

điểm làm việc từ điểm A đường sang điểm E đường (chuyển ngang với ωA=ωE) Vì ωE lớn tốc độ khơng tải lý tưởng ω03 đặc tính nên

động làm việc trạng thái hãm tái sinh đoạn EC đặc tính

Quá trình hãm giúp động giảm tốc nhanh Khi tốc độ xuống thấp ω03 động lại làm việc trạng thái động Lúc mômen MĐ = nên động tiếp tục giảm tốc điểm làm việc F, F mơmen động sinh cân với mômen cản MC Động chạy ổn định F với tốc độ ωF<ωA

Khi tăng tốc, diễn biến q trình giải thích tương tự Giả sử động làm việc điểm I có tốc độ ωI nhỏ đặc tính 5, ứng với điện áp U5

trên phần ứng Tăng điện áp từ U5 lên U4, động chuyển điểm làm việc từ I

đặc tính sang điểm G đặc tính Do mơmen MG lớn mômen cản MC

nên động tăng tốc theo đường (đoạn GH) Đồng thời với trình tăng tốc, mơmen động bị giảm q trình tăng tốc chậm dần Tới điểm H mơmen động cân với mômen tải MH = MC động làm việc ổn định

điểm H với tốc độ ωH > ωI Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc

lập biện pháp thay đổi điện áp phần ứng có đặc điểm sau: - Điện áp phần ứng giảm, tốc độ động nhỏ - Điều chỉnh trơn toàn dải điều chỉnh

- Độ cứng đặc tính giữ khơng đổi tồn dải điều chỉnh

- Độ sụt tốc tuyệt đối tồn dải điều chỉnh ứng với mơmen Độ sụt tốc tương đối lớn đặc tính thấp dải điều chỉnh Do vậy, sai số tốc độ tương đối (sai số tĩnh) đặc tính thấp khơng vượt sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh

Trong giảm tốc độ theo cách giảm điện áp phần ứng, giảm mạnh điện áp, nghĩa chuyển nhanh từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp với q trình giảm tốc xảy trình hãm tái sinh Chẳng hạn, hình vẽ, động làm việc điểm A với tốc độ lớn ωA đặc tính ứng với điện áp

U1 Ta giảm mạnh điện áp phần ứng từ U1 xuống U3 Lúc động chuyển

điểm làm việc từ điểm A đường sang điểm E đường (chuyển ngang với ωA=ωE) Vì ωE lớn tốc độ khơng tải lý tưởng ω03 đặc tính nên

động làm việc trạng thái hãm tái sinh đoạn EC đặc tính

thì động lại làm việc trạng thái động Lúc mômen MĐ = nên động

cơ tiếp tục giảm tốc điểm làm việc F, F mơmen động sinh cân với mômen cản MC Động chạy ổn định F với tốc độ ωF<ωA

Khi tăng tốc, diễn biến trình giải thích tương tự Giả sử động làm việc điểm I có tốc độ ωI nhỏ đặc tính 5, ứng với điện áp U5

trên phần ứng Tăng điện áp từ U5 lên U4, động chuyển điểm làm việc từ I

đặc tính sang điểm G đặc tính Do mômen MG lớn mômen cản MC

nên động tăng tốc theo đường (đoạn GH) Đồng thời với q trình tăng tốc, mơmen động bị giảm trình tăng tốc chậm dần Tới điểm H mơmen động cân với mơmen tải MH = MC động làm việc ổn định

điểm H với tốc độ ωH> ωI Điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc

lập biện pháp thay đổi điện áp phần ứng có đặc điểm sau: - Điện áp phần ứng giảm, tốc độ động nhỏ

- Điều chỉnh trơn toàn dải điều chỉnh

- Độ cứng đặc tính giữ khơng đổi tồn dải điều chỉnh

- Độ sụt tốc tuyệt đối toàn dải điều chỉnh ứng với mômen Độ sụt tốc tương đối lớn đặc tính thấp dải điều chỉnh Do vậy, sai số tốc độ tương đối (sai số tĩnh) đặc tính thấp không vượt sai số cho phép cho toàn dải điều chỉnh

- Dải điều chỉnh phương pháp có thể: D ~ 10:1

- Chỉ điều chỉnh tốc độ phía giảm (vì thay đổi với Uư ≤ Uđm)

- Phương pháp điều chỉnh cần nguồn để thay đổi trơn điện áp

5 Điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi thông số điện áp nguồn.

Mục tiêu:

Trình bầy phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi thông sốđiện áp nguồn

5.1.Nguyên lý điều chỉnh

Hình 3-11 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động KĐB pha cách thay đổi điện áp đặt vào mạch Statorr.

Nhận xét:

- Thay đổi điện áp thực phía giảm giá trị định mức nên kéo theo mômen tới hạn giảm nhanh theo bình phương điện áp

- Đặc tính tự nhiên động khơng đồng thường có độ trượt tới hạn nhỏ nên phương pháp điều chỉnh tốc độ cách giảm điện áp thường thực với việc tăng điện trở phụ mạch Rotor để tăng độ trượt tới hạn tăng dải điều chỉnh lớn

- Khi điện áp đặt vào động giảm, mômen tới hạn đặc tính giảm, tốc độ khơng tải lý tưởng (hay tốc độ đồng bộ) giữ nguyên nên giảm tốc độ độ cứng đặc tính giảm, độ ổn định tốc độ

5.2.Phương pháp dùng điều chỉnh điện áp thyristor

Đây điều chỉnh ứng dụng ngày nhiều điều chỉnh tốc độ động không đồng có nhiều ưu điểm so với biến đổi xoay chiều khác dùng biến áp tự ngẫu, khuếch đại từ,

Hình 3-12 Bộ điều chỉnh thyristor

Bộ điều chỉnh thyristor tương đối đơn giản gồm thyrystor Khi trạng thái xác laapjcacs thyristor mở góc kích khơng đổi Khi T1, T3, T5 dẫn nửa chu kì dương cịn T2, t4, T6 dẫn nửa chu kì âm lưới điện

Điện áp đặt vào startor động nhừng phần đường hình sin hình vẽ

Hình 3-14 Đặc tính thay đổi tốc độ

6. Điều chỉnh tốc độ động không đồng sơ đồ nối tầng (cascade)

Mục tiêu:

Trình bầy phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng

sơ đồ nối tầng (cascade)

6.1.Phương pháp nối tầng dùng van máy điện.

Đối với động không đồng Roto dây quấn có cơng suất lớn tổn thất cơng suất trượt lớn Do khơng sử dụng cá thiết bị chuyển đổi điều chỉnh điện trở mạch Roto Để vừa tận dụng lượng trượt vừa điều chỉnh tốc độ động không đồng người ta sử dụng sơ đồ nối tầng sau :

Hình 3-15 Sơ đồ nối tầng hệ thống van máy điện

Để điều chỉnh tốc độ động không đồng sơ đồ nối tầng ta thực cách đưa vào Roto sức điện động phụ Ephụ sức điện động phụ

có thể xoay chiều chiều Như hình vẽ sức điện động phụ máy điện chiều tạo Khi Ef tăng I2 giảm, Momen điện từ động M

giảm nhỏ Momen cản Mc tốc độ động giảm Khi tốc độ động giảm

độ trượt s tăng, làm cho I2 Momen điện từ tăng kết động tăng tốc

đến trạng thái làm việc xác lập

6.2.Phương pháp nối tầng dùng thyristor

Hình 3-16 Sơ đồ nối tầng dùng thyristor

Năng lượng trượt từ Roto động không đồng boojsau chỉnh lưu thành chiều biến thành xoay chiều nhà nghịch lưu trả lưới điện nhờ biến áp BA Sức điện động phụ đưa vào mạch Roto động không đồng sức điện động nghịch lưu Trị số điều chỉnh cách thay đổi góc mở thyristor nghịch lưu Điện áp tần số nghịch lưu không đổi Làm việc với góc mở α thay đổi từ 900 tới 2400.

Phần cịn lại dành cho góc chuyển mạch γ Độ lớn dòng điện Roto phụ thuộc vào Momen tải khơng phụ thuộc vào góc mở nghịch lưu Sai lệch giá trị tức thời giữa điện áp chỉnh lưu nghịch lưu điện áp điện kháng lọc L

Bài tập thực hành

Câu 1: Gọi Du phạm vi điều chỉnh tốc độ phương pháp thay đổi điện áp

phần ứng động DC KT độc lập, Drlà phạm vi điều chỉnh tốc độ phương

pháp thay đổi điện trở phụ phần ứng động DC KT độc lập, So sánh hai phương pháp ta có:

A Du  Dr

B Du  Dr

C Du = Dr

Câu 2:Điều chỉnh tốc độ động DC hệ điều chỉnh xung áp có đặc điểm

A Điện áp đặt vào phần ứng có giá trị biến đổi theo chu kỳ

B Điện áp đặt vào phần ứng có giá trị khơng đổi

C Điện trở phụ đặt vào phần ứng có giá trị biến đổi theo chu kỳ D Điện trở phụ đặt vào phần ứng có giá trị khơng đổi

Câu 3:Điều chỉnh tốc độ động DC KT độc lập phương pháp thay đổi từ thơng khơng cho phép

A Giảm từ thông so với từ thông định mức

B Tăng từ thông so với từ thông định mức

C Giảm từ thông hai lần so với từ thông định mức D Giảm từ thông ba lần so với từ thông định mức

Câu 4: Điều chỉnh độc DC phương pháp điều chỉnh Xung - điện áp, họ đặc tính có dạng:

A Là đường thẳng song song điện áp trung bình phần ứng thay đổi B Là đường cong vùng dòng lien tục

C Là đường thẳng song song vùng dòng điện lien tục

D Là đường thẳng giao

Câu 5: Điều chỉnh độc DC phương pháp điều chỉnh điện trở phụ đặt vào phần ứng cho kết qủa:

A Tốc độ làm việc nhỏ tốc độ

B Tốc độ làm việc lớn tốc độ C Tốc độ làm việc tốc độ

D Tốc độ làm việc lớn nhỏ tốc độ

Câu 6:Độ cứng đặc tính lớn thì: A Độ ổn định tốc độ

B Dòng khởi động nhỏ

C Độ ổn định tốc độ cao

D Khả qúa tải nhỏ

Câu 7:Nguyên tắc thay đổi từ thông để điều chỉnh tốc độ cách : A Thay đổi điện áp phần ứng với Rư, = const

B Giữ Rư = const U= const

C Thay đổi Rư với U,= const U= const

D Thay đổi Iư với Uư

Câu 8: Đối với động DC KT độc lập, Khi thay đổi điện áp phần ứng độ sụt tốc độ đặc tính nhân tạo có đặc điểm

A có giá trị với độ sụt tốc đặc tính tự nhiên

B Khác với độ sụt tốc C Có giá trị

Câu 9: Hệ chỉnh lưu điều khiển -động DC đảo chiều Dùng chỉnh lưu thuận nghịch, áp dụng ngun tắc điều khiển riêng nhóm chỉnh lưu thì;

A Tại thời điểm kích xung mở cho nhóm chỉnh lưu

B Tại thời điểm kích xung mở cho SCR nhóm chỉnh lưu C Tại thời điểm kích xung mở cho 2SCR nhóm chỉnh lưu D Tại thời điểm kích xung mở cho nhóm chỉnh lưu

Câu 10: Hệ chỉnh lưu điều khiển -động DC không đảo chiều điều khiển tốc độ động làm việc góc phần tư mặt phẳng ( , M ) sau:

A Chỉ làm việc góc phần tư thứ

B Chỉ làm việc góc phần tư thứ

C Chỉ làm việc góc phần tư thứ D Làm việc bốn góc phần tư

Câu 11:Thay đổi tốc độ động DC cách A Dùng biến áp tự ngẫu

B Dùng điện trở phụ

C Đổi cực tính nguồn D Dùng diode

Câu 12: Điều chỉnh tốc độ động Dc hệ thống chỉnh lưu Thyristo -Động cho những tốc độ

A nĐ  ncb

B nĐ ncb

C nĐ = ncb

D nĐ =

Câu 13: Điều chỉnh điện áp Uư cho động DC KT độc lập để thay đổi tốc độ

thì

A Uư  Uđm

B Uư  Uđm

C Uư = Uđm

D Uư ≠ Uđm

Câu 14:Một số tiêu để đánh giá chất lượng hệ điều chỉnh tốc độ A Công suất mômen động

B Phạm vi điều chỉnh, độ liên tục, độ cứng đặc tính tính kinh tế

C Loại động sử dụng

D Khả qúa tải động

Câu 15:Muốn đảo chiều quay động DC KT độc lập hệ thống(F-Đ )

A Đảo chiều dịng kích từ máy phát

B Đảo chiều dịng kích từ động C Đảo chiều hai

Câu 16: Hệ chỉnh lưu điều khiển -động đảo chiều dùng chỉnh lưu thuận nghịch áp dụng nguyên tắc điều khiển chung nhóm chỉnh lưu

E Cần sử dụng cuộn kháng cân

F Không cần sử dụng cuộn kháng cân

G Cần sử dụng cuộn kháng lọc

H Không cần sử dụng cuộn kháng lọc

Câu 17: Khi lựa chọn tiêu chất lượng hệ truyền động phải vào

A tiêu chất lượng hệ truyền động

B Loại động sử dụng C Điện áp lưới

D Dòng tải tiêu thụ

Câu 18:Hệ chỉnh lưu điều khiển có - Động đảo chiều có đặc điểm

A Động làm việc với hai chiều quay trạng thái hãm

B Động làm việc chiều quay C Động không thực hãm tái sinh

D Động làm việc góc phần tư thứ mặt phẳng tọa độ

Câu 19:Hệ thống truyền động máy phát - động chiều có khả A Điều chỉnh theo nhiều hướng

B Điều chỉnh theo hướng

C điều chỉnh nhảy cấp D Điều chỉnh cấp

Câu 20: Dùng hệ chỉnh lưu điều khiển - Động DC không đảo chiều, trường hợp hãm tái sinh, chỉnh lưu hệ trạng thái

A Chỉnh lưu B Nghịch lưu C Không làm việc D Ngắn mạch

Câu 21: Gọi  độ điều chỉnh liên tục động  = ni/ ni+1, Để điều chỉnh

vơ cấp cho động thì:

A  tiến đến

B  =

C  khác

D 

Câu 22:Phạm vi điều chỉnh tốc độ hệ thống truyền động điện thể A D = nmax/ nmin

B D = nmin/ nmax

D D = nmin - nmax

Câu 23: Trong hệ thống truyền động máy phát - động DC ( F – Đ) đơn giản Muốn tốc độ động lớn tốc độ

A Điều chỉnh EF (sức điện động máy phát )

B Điều chỉnh dịng điện kích từ máy phát

C Tăng điện trở kích từ động

D Tăng điện trở phần ứng động

Câu 24: Điều chỉnh tốc độ động DC kích từ độc lập phương pháp thay đổi từ thơng cho kết qủa

A Tốc độ làm việc lớn tốc độ

B Tốc độ làm việc nhỏ tốc độ C Tốc độ làm việc tốc độ

D Tốc độ làm việc lớn nhỏ tốc độ

Câu 25: Trong hệ F-Đ dùng khgâu phản hồi dương dòng, âm áp hệ thống có khả

A Tự động ổn định tốc độ phụ tải thay đổi B Phạm vi điều chỉnh tốc độ thấp

C Không tự động ổn định tốc độ phụ tải thay đổi D Xảy tượng “ tốc độ bò”

Câu 26: Điều chỉnh tốc độ động DC phương pháp xung điện trở mạch Rotor có đặc điểm

A Giá trị điện trở trung bình mạch Rotor biến đổi theo tần số đóng cắt

của SCR

B Giá trị điện trở trung bình mạch Rotor khơng đổi

C Giá trị điện trở trung bình mạch Rotor biến đổi theo qui luất hình

sin

D Giá trị điện trở phụ mạch Rotor thay đổi theo tần số đóng cắt

CÂU HỎI ƠN TẬP

1.Trình bầy khái niệm điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện; tốc độ đặt ; tiêu chất lượng truyền động điều chỉnh?

2.Trình bầy nội dung phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh sơ đồ mạch.?

3.Trình bầy nội dung điều chỉnh tốc độ động cách điều chỉnh thơng số động cơ?

4.Trình bầy phương pháp điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện áp nguồn?

6.Trình bầy phương pháp điều chỉnh tốc độ động không đồng sơ đồ nối tầng (cascade).?

CHƯƠNG 4: ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Mã chương: 20-04

Ổn định tốc độ hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có ý nghĩa lớn việc cải thiện tiêu chất lượng hệ truyền động điện tự động Thường tăng độ cứng đặc tính để ổn định tốc độ cách dùng hệ thống điều khiển vịng kín

Để cải thiện tiêu chất lượng hệ thống truyền động điện điều chỉnh, người ta thường thực phương pháp điều chỉnh tự động, tạo khả biến đổi thông số điều chỉnh cách liên tục theo mức độ thay đổi thông số điều chỉnh đầu Muốn ta phải thiết lập hệ điều chỉnh vịng kín, lấy tín hiệu phản hồi từ đầu trực tiếp tỉ lệ với đại lượng đầu gián tiếp qua đại lương liên quan đến đại lượng đầu ra, cho tác động lên thông số đầu vào, làm cho thông số thay đổi tự động theo chiều hướng đưa đại lượng đầu đạt tới giá trị đặt trước

Mục tiêu:

- Trình bày yêu cầu ổn định tốc độ làm việc hệ truyền động điện

- Phân tích biện pháp chủ yếu dùng để ổn định tốc độ làm việc hệ truyền động điện

- Chọn phương án ổn định tốc độ cho hệ truyền động điện thực tế

- Chủ động, nghiêm túc học tập công việc

1 Khái niệm ổn định tốc độ, độ xác trì tốc độ Mục tiêu:

Trình bầy khái niệm ổn định tốc độ, độ xác trì tốc độ Thơng số đầu cịn gọi thơng số điều chỉnh mômen (M)và tốc độ ω động

Do M ω hai trục mặt phẳng trạng thái (M, ω) nên việc điều chỉnh chúng cịn gọi điều chỉnh toah độ

Thơng số đầu vào hay cịn gọi thơng số điều chỉnh

Sai số tốc độ đại lượng đặc trưng cho độ xác trì tốc độ đặt thường tính theo phần trăm

s%=ωd− ω

ωd

100 %=Δω❑%

Trong đó: ωd tốc độ đặt, ω tốc độ làm việc thực

2 Hệ truyền động vịng kín, hồi tiếp âm điện áp, âm tốc độ. Mục tiêu:

Trình bầy nội dung hệ truyền động vịng kín, hồi tiếp âm điện áp, âm tốc độ

Để nâng độ cứng đặc tính ta điều chỉnh sức điện động EB

cách sử dụng mạch phản hồi âm điện áp phần ứng có sơ đồ ngun lý hình vẽ:

Hình 4-1 Mạch phản hồi âm điện áp Các phương trình bản:

Ta có biểu thức tính sức điện động EB theo điện áp phần ứng

Bỏ qua dòng điện điện r1, r2, đặt ka = r2 / (r2 + r1)

Khi thay đổi hệ số phản hồi điện áp tốc độ khơng tải lý tưởng lẫn độ cứng đặc tính thay đổi theo Trường hợp hệ có hệ số khuyếch đại lớn độ cứng mong muốn đạt giá trị tối đa

2.2.Hệ hồi tiếp âm tốc độ

Để nâng độ cứng đặc tính ta điều chỉnh sức điện động EB cách

Hình 4-2 Mạch phản hồi âm tốc độ

Dựa vào phương trình đặc tính điện cơ: Bộ biến đổi – Động chiều ta rút dòng điện phần ứng thay vào ta có:

Luật điều chỉnh thực phản hối âm tốc độ tín hiệu tốc độ lấy từ máy phát tốc máy phát có điện áp tỉ lệ thuận với tốc độ quay động Uω = kt.ω

Ta tính hệ số khuyếch đại u cầu hệ cho đặc tính thấp phạm vi điều chỉnh đạt độ cứng mong muốn

Trong trường hợp khơng dùng máy phát tốc dùng cầu tốc độ để lấy tín hiệu phản hồi tốc độ (trong phần ứng động nhánh cầu)

3 Hạn chế dòng điện truyền động điện tự động. Mục tiêu:

Trình bầy nội dung hạn chế dòng điện truyền động điện tự động

3.1.Hạn chế dòng điện mạch ngắt dòng

Để nâng độ cứng đặc tính ta điều chỉnh sức điện động EB theo dòng

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 4-3 Mạch ngắt dịng

3.2.Tự động điều chỉnh dịng điện

Q trình làm việc hệ truyền động điện thường có yêu cầu ổn định tốc độ vùng biến thiên cho phép Momen dòng điện phần ứng, dòng điện Momen vượt phạm vi cần phải hạn chế dòng điện Momen để tránh cho động bị tải lớn, gây cố hư hỏng cho động

Muốn giảm dòng điện Momen ngắn mạch ta phải giảm độ cứng đặc tính Tuy nhiên, để dảm bảo yêu cầu ổn định tốc độ phạm vi biến thiên cho phép tải, ta giảm độ cứng dòng điện mơmen vượt q ngưỡng Ngưỡng gọi điểm ngắt, tương ứng với ta có dịng ngắt Ing, mơmen ngắt Mng, tốc độ ngắt ωng

Hình 4-4 Mạch hạn chế dịng

Muốn tạo doạn đặc tính dốc có độ cứng mong muốn bắt buộc phải thay đổi thong số điều chỉnh cho tốc độ động giảm nhanh tải tăng lên giới hạn cho phép

Như tải tăng lên hệ phải giảm Eb biến đổi

Để thực quy luật điều chỉnh này, ta dung khâu phản hồi âm dịng điện có ngắt tác động mức ngưỡng Ing, điện áp so sánh Us = Ing.Rdo, vậy:

THỰC HÀNH

HỆ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP I Mục tiêu

- Hiểu hoạt động hệ điều chỉnh tự động ổn định tốc độ động chiều dùng phản hồi âm tốc độ

II Thảo luận

1 Phương trình đặc tính động chiều kích từ độc lập có dạng:

2

( )

u u

U R

M k k



 

Khi điện áp phần ứng Uu, từ thông , điện trở phần ứng Ru khơng đổi

quan hệ giữa tốc độ  Momen M tuyến tính Khi Momen tải tăng tốc độ

động giảm ngược lại Do động kéo tải thay đổi tốc độ động khơng thể giữ khơng đổi tốc độ mong muốn Sự sai khác giữa tốc độ quay mong muốn (đặt) tốc độ quay thực gọi sai số tốc độ

2 Để giảm sai số tốc độ dùng hệ điều chỉnh tự động ổn định dùng phản hồi âm tốc độ Hình 3.1 sơ đồ nguyên lý ổn định tốc độ dùng phản hồi âm tốc độ Tín hiệu đặt tốc độ so sánh với tín hiệu phản hồi tốc độ để định điện áp điều khiển chỉnh lưu có điều khiển Khi tải thay đổi tốc độ quay thay đổi theo, làm thay đổi tín hiệu phản hồi tốc độ Do làm thay đổi điện áp điều khiển, nhờ làm thay đổi điện áp chỉnh lưu đặt lên phần ứng động để ổn định tốc độ động

Hình 4-5 Mạch ổn định tốc độ động điện chiều III Chuẩn bị dụng cụ thiết bị

- máy tính có cài đặt phần mềm thu thập dữ liệu LVDAM-EMS - thu thập dữ liệu DATA ACQUISITION INTERFACE - máy điện chiều DC MOTOR/GENERATOR

- máy đo tạo tải PRIME MOVER/DYNAMOMETER - cầu Power Thyristors

- phát xung Thyristor Firing Unit - điện kháng lọc Smoothing Inductors - điều khiển P.I.D Controller

A Điều khiển vòng hở

1 Nối dây curoa giữa trục máy điện chiều tạo tải Dynamometer Nối mạch điện hình

Chú ý: - Nối nguồn E điện áp chiều cố định cho mạch kích từ đầu tiên - Điện áp đặt tốc độ Uđặt điện áp chiều điều khiển 010V lấy từ phát xung Thyristor Firing Unit.

3 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau:

MODE: DYN Vặn núm Manual MIN

Load Control Mode: Man

4 Trên phát xung Thyristor Firing Unit cài đặt sau:

MODE: 3~ COMPLEMENT: O ARCOSINE: I

5 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1

6 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U1 E Kiểm tra đủ kích từ cho động

8 Vặn núm điều chỉnh Uđặt cho góc mở Thyristor thị 900.

9 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 cho đồng hồ điện áp nguồn thị khoảng 150Vac (điện áp dây)

10 Vặn núm điều chỉnh Uđặt cho góc mở Thyristor thị 400

, tương

ứng điện áp phần ứng đạt khoảng 180Vdc Động quay Quan sát tốc độ hiển thị hình

Hình 4-6 Mạch ổn định tốc độ động điện chiều vòng hở

Bảng 4-1

STT Điện áp (V) Dịng điện (A) Cơng suất (W) Tốc độ (rpm) Momen (Nm)

1 10

12 Vặn núm chỉnh nguồn U1 Tắt nguồn U1 cách nhấn nút màu đỏ B Điều khiển vịng kín

13 Nối dây curoa giữa trục máy điện chiều tạo tải Dynamometer 14 Nối mạch điện hình 3.3,

Chú ý:

- Điện áp đặt tốc độ Uđặt điện áp chiều điều khiển 010V lấy từ bộ phát xung Thyristor Firing Unit.

- Bộ điều khiển P.I.D, đồng hồ V, A, N, T sử dụng thu thập liệu Data Acquision Interface đo thông qua máy tính người hướng dẫn cài đặt trước.

15 Trên Prime Mover/Dynamometer cài đặt sau:

MODE: DYN Vặn núm Manual MIN

Load Control Mode: Man

16 Trên phát xung Thyristor Firing Unit cài đặt sau:

MODE: 3~ COMPLEMENT: O ARCOSINE: I

17 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1

18 Nhấn công tắc nguồn (nút xanh) cấp nguồn U1 E 19 Kiểm tra đủ kích từ cho động

20 Vặn núm điều chỉnh Uđặt cho góc mở Thyristor thị 900.

21 Vặn núm điều chỉnh nguồn U1 cho đồng hồ điện áp nguồn thị khoảng 150Vac (điện áp dây)

22 Vặn núm điều chỉnh Uđặt cho góc mở Thyristor thị 400

, tương

ứng điện áp phần ứng đạt khoảng 180Vdc Động quay Quan sát tốc độ hiển thị hình

23 Trên Dynamometer vặn núm điều chỉnh tăng dần tải từ MIN đến MAX Mỗi lần tăng tải ghi lại thông số trạng thái hệ thống vào bảng 3.2

Bảng3 -2

STT Điện áp (V) Dịng điện (A) Cơng suất (W) Tốc độ (rpm) Momen (Nm)

10

Hình 4-7 Mạch ổn định tốc độ động điện chiều vịng kín

24 Vặn núm chỉnh nguồn U1 Tắt nguồn U1 cách nhấn nút màu đỏ 25 Thu gọn tất dây nối để vào nơi quay định

V Nhận xét

1 Từ bảng 3.1 3.2 vẽ nhận xét đặc tính vịng hở đặc tính vịng kín hệ tọa độ hệ thống

2 Tính tốn gần độ cứng đặc tính + Độ cứng đặc tính vịng hở:

+ Độ cứng đặc tính vịng kín: Nhận xét đặc tính vòng hở

……… ………

……… Nhận xét đặc tính vịng kín:

……… ……… ………

CÂU HỎI ƠN TẬP

1.Trình bầy nội dung hệ truyền động vịng kín, hồi tiếp âm điện áp, âm tốc độ?

2.Trình bầy nội dung hạn chế dòng điện truyền động điện tự động?

CHƯƠNG 5: ĐẶC TÍNH ĐỘNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mã chương: 20- 05

Quá trình độ trình truyền động điện phải trải qua Khi chuyễn từ trạng thái ổn định sang trạng thái ổn định khác quán

tính học , điện từ, nhiệt

* Mục đích: nhằm tìm quy luật biến thiên, thông số trạng thái , qua ta khống chế q trình độ (kéo dài rút ngắn thời gian độ)

Mục tiêu:

- Trình bày trình độ học, độ điện-cơ hệ truyền động điện vịng hở

- Giải thích quan hệ thời gian đại lượng điện-cơ hệ truyền động điện

- Lắp đặt vận hành mạch khởi động, mạch hãm hệ truyền động điện

Chủ động, nghiêm túc học tập cơng việc

1 Đặc tính động truyền động điện. Mục tiêu:

Trình bầy nội dung đặc tính động truyền động điện

Quá trình độ truyền động điện (QTQĐ TĐĐ) trình làm việc hệ thống TĐĐ chuyển từ trạng thái xác lập sang trạng thái xác lập khác, đại lượng đặc trưng cho hệ thống TĐĐ (I, M, ω, ) thay đổi theo thời gian

Dựa vào đặc tính I(t), M(t), ω(t), n(t) ta xác định thời gian tính chất diễn biến QTQĐ tương ứng với chế độ cơng nghệ máy; từ đánh giá mơmen cho phép, gia tốc dịng điện QTQĐ, biết mức độ tải động cơ, từ mà chọn cơng suất động khí cụ, thiết bị điều khiển cho phù hợp

Nguyên nhân có QTQĐ là:

Nguyên nhân khách quan: tác động ngẫu nhiên (nhiễu loạn) như: mưa, bảo, sét đánh, nhiệt độ thay đổi, điện áp, tần số lưới thay đổi, phụ tải thay đỏi bất thường Nguyên nhân chủ quan: người điều khiển tác động điều khiển chế độ làm việc khác hệ thống TĐĐ theo yêu

Hệ thống TĐĐ có phần tử điện + nên ln ln tồn phần tử tích luỹ lượng, mà có qn tính

Qn tính điện từ: đặc trưng số thời gian điện từ Tđt = L/R

phần tử tích lũy lượng điện từ điện cảm L, tụ điện C

Quán tính đặc trưng thời gian TC = J/β, khâu tích luỹ động

năng mơmen qn tính J khối lượng qn tính m (β độ cứng đặc tính cơ)

Quán tính nhiệt: đặc trưng số thời gian nhiệt Tn = C A ,

các phần tử tích luỹ nhiệt nhiệt dung (C nhiệt dung, A hệ số toả nhiệt)

Thường Tn lớn nên ta bỏ qua xét QTQĐ, QTQĐ

kết thúc mà q trình thay đổi nhiệt cịn, coi không ảnh hưởng đến QTQĐ xét Tđt xét đến điện cảm L lớn, lúc qn

tính điện từ tương đương với qn tính Cịn Tđt << Tc bỏ qua qn

tính điện từ Tc ln ln xét đến, phần tử thường có J, m tương đối lớn

+ Khảo sát QTQĐ xây dựng quan hệ đại lượng cơ, điện (n, ω, I, M ) theo thời gian (t) Từ tính thời gian QTQĐ

Như đánh giá suất máy cần thiết tìm biện pháp giảm thời gian độ để tăng suất máy Hoặc từ tính gia tốc, lực điện động hạn chế không cho vượt trị số cho phép Đồng thời tính phát nóng động theo dịng xác lập dịng q độ, từ tìm biện pháp khắc phục chọn công suất động cho phù hợp

Sau khảo sát số trình độ (QTQĐ) thường xảy hệ thống truyền động điện (TĐĐ) chủ yếu xét đến số TC Tđt

2 Quá độ học, độ điện hệ truyền động điện.

Mục tiêu:

- Trình bày trình độ học, độ điện-cơ hệ truyền động điện vịng hở

- Giải thích quan hệ thời gian đại lượng điện-cơ hệ truyền động điện

2.1.Quá trình độ học

+ Khảo sát QTQĐ xét đến quán tính (ω Tc) bỏ qua quán tính

điện từ ω Tđt - gọi tắt QTQĐ học

cả có dạng gần giống nhau, có Mđộng(ω) gần tuyến tính (hình 5-1c)

+ Các giả thuyết cho trước: M(ω) Mc(ω) tuyến tính, Mđg(ω) tuyến tính; ví dụ hình 5-1a, b; theo QTQĐ mơ tả hệ phương trình:

Hằng số thời gian học:

Tốc độ xác lập:

Nếu đặt:

Thì:

Nghiệm phương trình khụng (5-2) là: Theo điều kiện ban đầu: ω = wbđ t = 0, đú: c = ω bđ – ωxl

Vậy ta có:

Theo giả thiết: M ≡ ω nên:

động từ trạng tháiđứng im đến tốc độ xác lập Mđg.bđ = const QTQĐ Với giả thiết (5-6) (5-7) có tính chất vạn năng.Chúng với QTQĐ khác (khởi động, hãm, thay đổi tốc độ, đảo chiều ) M(ự) Mc(ự) tuyến tính Tuỳ trường hợp cụ thể mà thay giá trị tương ứng đại lượng ωbđ, ωxl, Mbđ, Mxl, Tc vào (5-6) (5-7) Ví dụ Mc(ω) = const ωc = 0, đó:

Các phương trình (5-6), (5-7) cho thấy: ω(t) M(t) có dạng hàm mũ Đặc điểm hàm mũ đạo hàm theo thời gian giảm đơn điệu, nghĩa dM/dt dự/dt sau khoảng thời gian t = T chúng giảm e ≈2,718 lần:

Tại thời điểm ban đầu, đạo hàm có giá trị cực đại:

Vì Tc = (ωxl - ωbđ) nên đường tiếp tuyến với ự(t) thời điểm ban đầu cắt đường thẳng ω = ωxl = const điểm cách trục tung khoảng Tc (hình 5-3)

Hình 5-1 Đặc tính q độ ωbđ = Mbđ = Mn Khi ωbđ = thì:

Tc khoảng thời gian cần thiết để tốc độ tăng từ: ω bđ = lên đến ω = 0,632 ωxl

ω = 0,85 ωxl lên đến ω = 0,95 ωxl

Và M(t) diễn biến tương tự ω(t)

Về lý thuyết Tqđ = ∞, thực tế Tqđ ≈ 3Tc (xem kết thúc QTQĐ, sai số 5% chấp nhận) Khi giải phương trình (5-6) (5-7) có nghiệm làm cho QTQĐ ổn định không ổn định, không dao động dao động:

Hình 5-2.Các trình độ ổn định, không ổn định, dao động

Các phương trình M(ự), Mc(ự) liên tục, M(ω), Mc(ω) khơng liên tục QTQĐ phải tính riêng cho đoạn liên tục Sau điêmt đột biến mômen, ta phải thay giá trị ựbđ, ựxl, Mbđ, Mxl Tc vào biểu thức (5-6), (5-7)

*Có thể ứng dụng: Mđộng(ω) tuyến tính đối với:

+ Động ĐMđl, ĐKdq thay đổi phụ tải với Mc ≡ ω + Động ĐMđl, ĐMnt, ĐK hãm: Mc = const, Mc ≡ ω

+ Động ĐKls khởi động trực tiếp với phụ tải kiểu quạt gió Mc ≡ ω2 2.2 Quá trình độ điện –

Đối với hệ mà động có điện cảm lớn số thời gian điện từ lớn, ta phải xét QTQĐ có TC Tđt, gọi QTQĐ điện - hệ

thống TĐĐ

Ví dụ, khởi động trực tiếp động ĐMđl, Nếu khơng có điện cảm Lư

trong mạch phần ứng xảy tượng đầu dòng điện phần ứng tăng vọt lên trị số dịng ngắn mạch sau giảm dần theo quy luật hàm mũ Nhưng thực tế, có Lư nên dịng điện khơng tăng đột biến Và

QTQĐ diễn khác

Ví dụ xét QTQĐ mạch phần ứng ĐMđl:

Hình 5-3 Sơ đồ phần ứng đọng sơ đồ thay thế Phương trình đặc tính q độ mạch phần ứng:

Biến đổi ta được:

Trong đó:

Tư = Lư/Rư - số thời gian điện từ mạch phần ứng

Tc = J/β = (J.Rư)/(Kư)2 - số thời gian học

ωxl = ωo - ∆ωc = ω0 - (Iư.Rư)/KΦ - tốc độ xác lập

Phương trình đặc tính Tư.Tc.p2 + Tc.p + =

Giải ta có nghiệm:

+ Nếu: Tc ≥ 4T− có nghiệm thực âm

Và ω(t) biến thiên theo quy luật hàm mũ

+ Nếu: Tc < 4Tư có nghiệm phức (phần thực âm)

Trong đó:

3 Khởi động hệ truyền động điện, thời gian mở máy. Mục tiêu:

- Lắp đặt vận hành mạch khởi động hệ truyền động điện

- Tính tốn thời gian mở máy trình độ 3.1.Quá trình độ mở máy

Hình 5-4 Các sơ đồ đặc tính khởi động

Để đơn giản, ta xét QTQĐ khởi động cấp điện trở phụ mạch rôto động điện chiều kích từ độc lập khởi động m = cấp: có giai đoạn QTQĐ khởi động:

Hình 5-5 Các đặc tính khởi động với m = 2 Giai đoạn 1: đoạn (ab):

Trên đó: Rưf = Rưf1 + Rưf2 => R1 = Rư + Rưf1 + Rưf2

Điều kiện ban đầu: điểm (a): ωbđ1 = ; Mbđ1 = M1 ; Điều kiện xác lập: ωxl1

= xác định theo đặc tính ; Mxl1 = Mc ; Theo điều kiện phương

Khi ω = ω1 : tính theo (5-13a) t = t1 ; M = M2 chuyển sang giai

đoạn 2:

Giai đoạn 2: đoạn (bcd): Trên đó: Rưf = Rưf2 => R2 = Rư + Rưf2

Theo đặc tính :

Điều kiện ban đầu: điểm (c): ωbđ2 = ω1 ; Mbđ2 = M1 ;

Điều kiện xác lập: ωxl2 = xác định theo đặc tính ; Mxl2 = Mc ; Theo

các điều kiện phương trình (5-6), (5-7) ta có phương trình QTQĐ giai đoạn này:

Khi ω = ω2 : tính theo (5-13b) t = t2 ; M = M2 chuyển sang giai

đoạn 3:

Giai đoạn 3: đoạn (deXL) => đặc tính TN: Trên đó: Rưf = => R3 = Rư = Rư∑

Theo đặc tính TN:

Điều kiện ban đầu: điểm (e):

ωbđ3 = ω2 ; Mbđ3 = M1 ;

Điều kiện xác lập:

ωxl3 = ωxl; Mxl3 = Mc ;

Khi ω ≈ ωxl; M ≈ Mc xem kết thúc QTQĐ khởi động Dựa vào

phương trình QTQĐ ω(t)i; M(t)i giai đoạn ta vẽ đặc tính ω(t); M(t) khởi động với m = hình 5-6

3.2.Tính tốn thời gian mở máy

Tính: tkđ = tqđ = t1 + t2 + t3 Có m cấp khởi động có (m + 1) giai đoạn

QTQĐ khởi động, từ phương trình M(t) ta tính được:

Xây dựng I(t): Đối với DMđt:

+ Đối với ĐKdq: từ M(t), đặc tính M(ự), I(ự), tính tương ứng Mi, suy Ii(Mi), cuối ta có Ii(ti) vẽ I(t)

4 Hãm truyền động điện, thời gian hãm, dừng máy xác. Mục tiêu:

- Lắp đặt vận hành mạch hãm hệ truyền động điện - Tính tốn thời gian hãm trình độ 4.1 Quá trình độ hãm

4.1.1 Xét QTQĐ học hãm ngược:

Hãm ngược, động điện chiều (ĐM) thay đổi cực tính điện áp phần ứng, cịn động khơng đồng pha (ĐK) thay đổi thứ tự pha điện áp Stator, dịng hãm ban đầu lớn nên cần phải thêm điện trở phụ (Rưf,

R2f) để hạn chế dịng hãm khơng vượt q dịng cho phép (Ih.bđ ≤ Icp)

Cũng tính tốn q trình khởi động, trình hãm đặc tính phi tuyến ĐMnt hay ĐKdq thay đoạn đặ tính tuyến tính hố từ -M1 đến -M2 hình 4-8a Phương trình đoạn thẳng có dạng:

Mơmen hãm ban đầu có giá trị cực đại: Mh.bđ = - M1 ≤ Mcp (M1 ≈ 2,5Mđm) Khi biết giá trị dòng điện cho phép, ta xác định điện trở phụ thêm vào để hạn chế dòng hãm ban đầu:

Trong đó: Ebđ s.đ.đ ban đầu động hãm Đối với ĐMđl, thời điểm ban đầu trình hãm, s.đ.đ E giữ nguyên giá trị trước đó:

Đối với ĐMnt, thời điểm ban đầu q trình hãm, dịngđiện phần ứng từ thơng thay đổi đồng thời, lúc đó:

Trị số Kệ(Icp) xác định từ phương trình cân điện áp phần ứng với I = I đặc tính tự nhiên:

+ Điểm cuối trình hãm xác định giá trị M2 (hoặc I2) ω = Đối với ĐMnt, M2 xác định nhờ trị số dòng điện tương ứng:

Theo giá trị I2 đặc tính vạn ĐMnt: Ta xác định đ−ợc:

Đối với động ĐK, điện trở phụ mạch rôto xác định từ quan hệ tỉ lệ giữa độ trượt điện trở M1 = const:

Trong đó: sbđ = (2 - sc) độ trượt ban đầu hãm Sc độ trượt trạng thái xác lập trước hãm Stn1 độ trượt đặc tính tự nhiên M1 = const Khi đó:

+ Đối với động ĐK, mômen M2 ự = (s = 1) xác định theo cơng thức:

Trong đó: St.btr- hệ số trượt tới hạn đặc tính biến trở:

St.tn độ trượt tới hạn đặc tính tự nhiên Trong trình hãm, biến thiên tốc độ mômen xác định theo công thức 6), 7) Vì từ (5-17):

Trên hình 5-8b trình bày đồ thị tốc độ, mômen thời gian hãm Cuối trình hãm (ự ≈ 0) gia tốc khác khơng Do muốn dừng động lúc ta phải cắt động khỏi lưới

Có thể coi q trình hãm động trường hợp riêng trình hãm ngược M2 = (I2 =0) lúc ự = Vì khảo sát tương tự hãm ngược ta kết tương tự hãm ngược với điều kiện cuối là: M2 = (I2 = 0) ω =

4.2.Tính tốn thời gian hãm, dừng máy Thời gian hãm xác định:

Trên hình 5-8b trình bày đồ thị tốc độ, mômen thời gian hãm Cuối trình hãm (ω≈ 0) gia tốc khác khơng Do muốn dừng động lúc ta phải cắt động khỏi lưới

Bài tập thực hành:

Bài 1.Một động có số liệu sau :

Pđm = 25KW, Uđm = 220V,nđm = 420V/phút, Iđm = 120A, Jht =12,5 Đây động điện chiều kích từ độc lập nâng tải, trọng tải điểm định mức đường đặc tính tự nhiên

Tính : Trị số Rf = ? Khi động chuyển sang làm việc với n = 350V/phút Hãy vẽ đặc tính độ học n = f(t) M = f(t)

quá trình giảm tốc

Bài 2.Một động chiều kích từ độc lập kéo máy sản xuất điểm định mức Số liệu động sau :

Pđm = 16 KW, Uđm = 220V, nđm = 1400V/phút, Iđm = 84A, Momen quán tính động = 0,95Kgm2, Momen quán tính cấu sản xuất 0,625 Kgm2

Momen cản động có tính phản kháng, để dừng động người ta sử dụng biện pháp hãm động kích từ độc lập với dòng điện hãm ban đầu 2,5Iđm Hãy khảo sát trình độ trình hãm

(n = f(t),M = f(t), I = f(t))và Tính Rhãm , thời gian hãm ?

Bài 3.Một động điện chiều kích từ song song làm việc với phụ tải có tính phản kháng có trị số Mc = 80%Mđm đặc tính tự nhiên Đổi chiều di chuyển phương pháp đổi chiều cực tính điện áp đặt vào phần ứng, với dòng hãm ban đầu 2,5 Iđm

Khảo sát trình độ học trình đổi chiều (n = f(t),M = f(t), I = f(t)) từ lúc bắt đầu quay ngược với tốc độ Động có số liệu sau : Pđm = 19 KW, Uđm = 220V, nđm = 750V, Iđm = 93A, Mqt = 3,1Kgm2, Mqtccsx = 2,79Kgm2

Bài 4.Một động chiều kích từ độc lập có tham số sau :

Mc = 0,8Mđm, Jqđ = 2kgm2

Động khởi động qua cấp điện trở phụ Rf Hãy xác định số cấp điện trở khởi động, thời gian khởi động

Bài 5.Một động chiều kích từ độc lập làm việc với tốc độ 1350V/phút, với Mc = Mđm, U = Uđm, = ưđm Khảo sát trình độ học động (n = f(t), M = f (t), n = f(t)), động tăng tốc từ tốc độ đến tốc độ định mức Động có tham số sau : Pđm = 15 KW, Uđm = 220V, Iđm = 81,5A, nđm = 1600v/phút Mqt toàn hệ thống 0,312Kgm2

Bài 6.Một động kích từ độc lập, nâng trọng tải điểm định mức đường đặc tính tự nhiên Để hãm dừng động người ta thực phương pháp hãm động kích từ độc lập với Ihbđ = Iđm Hãy khảo sát trình học (n = f(t),M = f (t), n = f(t)) Động có số liệu sau : Pđm = 20,5 KW, Uđm = 440V, Iđm = 55A, nđm = 1000V/phút, Jht = Kgm2

Bài 7.Một động điện chiều kích từ độc lập nâng trọng tải điểm đường đặc tính tự nhiên, người ta thực hiên hãm động kích từ độc lập với Ihbđ = 3Iđm Động có số liệu sau : Pđm = 13,5 KW, Uđm = 220V, Iđm = 73A, nđm = 1050V/phút, Jht = Kgm2

a/ Xác định điện trở hãm Rh ?

b/ Khảo sát trình độ thời gian độ

Bài 8.

Một động kích từ độc lập làm việc với tải phản kháng có trị số Mc = 0,8 Mđm đường đặc tính tự nhiên, để dừng động người ta sử dụng hãm động kích từ độc lập với dịng điện hãm ban đầu 2,5Iđm Khảo sát trình học trình (n = f(t),

M = f (t), n = f(t)) Số liệu động sau : Pđm = 29 KW, Uđm = 440V, Iđm = 76A, nđm = 1000V/phút, Mqtđcơ = 0,568Kgm2, Mqtccsx = 0,625kgm2

Bài 9. Một động kích từ độc lập nâng tải, trọng tải điểm định mức, thực đảo chiều quay để đưa tải trọng xuống tốc độ nâng lên với dòng điện ban đầu đảo chiều I = 2,5Iđm Tham số động sau : Pđm = 32 KW, Uđm = 220V, Iđm = 171A, nđm = 1000v/phút, Mqtđcơ = 5,9Kgm2, Mqtccsx = 5kgm2 Hãy khảo sát trình độ học trình (n = f(t), M = f (t), n = f(t))

Bài 10.Một động điện chiều kích từ độc lập có tham số sau : Uđm = 220V, Iđm = 15A, nđm = 500v/phút, Jđ = 1Kgm2, Mc = 0,8Mđm, Jqđ = 2kgm2 Động làm việc đường đặc tính tự nhiên, để hãm dừng nhanh người ta sử dụng đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng nối thêm Rf Hãy tính tốn thời gian hãm động biết Ihbđ = 2,5Iđm

1000V/phút, người ta thêm rf nối vào phần ứng Vẽ đặc tính trình học (n

= f(t),M = f (t), n = f(t)) Động có số liệu sau :

Pđm = 14,5 KW, Uđm = 220V, Iđm = 83A, nđm = 1500V/phút, Mqtđcơ = 2,25Kgm2, Mqtccsx = 2kgm2

CÂU HỎI ƠN TẬP

1.Trình bầy nội dung đặc tính động truyền động điện?

2.Trình bày trình độ học, độ điện-cơ hệ truyền động điện vòng hở.?

3.Giải thích quan hệ thời gian đại lượng điện-cơ hệ truyền động điện.?

4 Trình bầy bước lắp đặt vận hành mạch khởi động hệ truyền động điện.?

5.Tính tốn thời gian mở máy trình độ?

6.Trình bầy bước lắp đặt vận hành mạch hãm hệ truyền động điện? 7.Tính tốn thời gian hãm trình độ?

CHƯƠNG 6: CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Mã chương: 20-06 Gới thiệu:

Trong hệ truyền động điện ln có thay đổi tải trình làm việc hệ Việc lựa chọn động cho phù hợp với thay đổi phụ tải hệ truyền động điện quan trọng Trong học trình bày chế độ làm việc động cơ, phương pháp chọn công suất động làm việc chế độ cách kiểm nghiệm công suất động

Mục tiêu:

- Chọn công suất động cho những truyền động có điều chỉnh khơng điều chỉnh tốc độ

- Kiểm nghiệm công suất động sau chọn cho phù hợp với máy sản xuất

- Chủ động, nghiêm túc học tập công việc

1.Phương pháp chọn động truyền động cho tải theo nguyên lý phát nhiệt Mục tiêu:

1.1.Phát nóng nguội lạnh máy điện

a Nguyên nhân phát nóng động cơ

Trong trình làm việc, thực biến đổi điện thành năng, phần lượng bị tiêu tán bên động dạng nhiệt, biểu diễn dạng tổn thất công suất: P = Pđ - Pcơ

Pđ: Công suất điện mà động tiêu thụ từ lưới

Pcơ ( Pc ): Công suất động đưa đầu trục

Vì Pcơ =  PđP = (1-) Pđ =

(1− η)Pc

η =

(1− ηđm)Pc

ηđm Pcđm

(Nếu chế độ định mức)

Công suất tổn hao gồm ba phần:

- Tổn hao ma sát ổ bi Roto quay khơng khí - Tổn hao sắt từ, phụ thuộc chất lượng lõi sắt rôto Stator

- Tổn hao cuộn dây (tổn hao đồng) hiệu ứng Jull Tổn hao tỉ lệ với bình phương dịng chạy qua Roto, Stator -> phụ thuộc vào tải -> Tổn hao thuộc loại tổn hao biến đổi, chiếm tỉ lệ lớn P: Vậy P= Pkhơng đổi + P biến đổi Chính P sinh nhiệt lượng đốt nóng động làm t0 động tăng lên

Nếu động không trao đổi nhiệt với mơi trường xung quanh t0 tăng đến nếu động làm việc lâu dài Thực tế, nhiệt lượng toả mơi trường ngồi

qua mặt ngồi động làm hạn chế phát nóng Sau thời gian làm việc, t0 động không tăng nữa mà đạt trị số ổn định Lúc đó, nhiệt lương tỏa ra

môi trường đơn vị thời gian nhiệt lượng sinh động Đó trạng thái cân động nhiệt động cơ:

b Các phương trình cân nhiệt

Giả thiết động vật thể đồng nhất, nhiệt độ giống điểm dẫn truyền nhiệt tức thời (hệ số dẫn nhiệt lớn) Nhiệt lượng sinh động thời gian dt là: Pdt (J), nhiệt lượng chia làm hai phần: Phần nhiệt lượng làm cho động nóng lên C.d (C: Nhiệt dung động cơ, tức

là nhiệt lượng cần thiết làm cho động nóng lên 10c (J/0C)),

: Nhiệt sai (nhiệt

độ chênh lệch giữa động môi trường(0C) ) Phần nhiệt lượng từ động cơ

toả môi trường khoảng dt: A  dt (A: Hệ số toả nhiệt, nhiệt lượng mà

động toả môi trường đơn vị thời gian chênh lệch giữa nhiệt độ động nhiệt độ môi trường là10C(w/0C)); A phụ thuộc vào điều kiện làm

mát động cơ, làm mát tốt A lớn

Vậy, phương trình cân nhiệt: P.dt = Cd + Adt (1)

Dùng phương pháp phân ly biến số, giải (1) với , điều kiện đầu: t=0, = bđ ta

ôđ =

ΔP

A : Nhiệt sai ổn định ; : Hằng số thời gian đốt nóng : = A

C (thực chất, nghiệm là:  = ôđ + (bđ- ơđ) e-t/, t = có bd = 0: t0 động

cơ = t0môi trường) => = 

ôđ (1 - e-t/)

Đây phương trình biểu diễn đường cong phát nóng động

Khi làm việc với nhiệt sai đó, cắt động khỏi nguồn điện động nguội dần Lúc này, nguyên nhân sinh nhiệt động lượng mát ma sát nhỏ nên xem nhiệt lượng phát ra: Q=0 (ôđ =0) => = bđ e-t/

Đây phương trình biểu diễn đường cong nguội lạnh động

Chú ý: bđ trình nguội lạnh ơđ q trình phát nóng Từ

đó, ta xây dựng đường cong phát nóng nguội lạnh: 1.2.Các chế độ làm việc truyền động điện

Để tiến hành chọn công suất động điện dựa theo chế độ nhiệt động cơ, người ta phân loại chế độ làm việc động cơ:

a Chế độ làm việc dài hạn

Chế độ động làm việc có phụ tải thời gian dài Do đó, làm việc, động có nhiệt độ đạt tới giá trị ổn định Trong đó, nhiệt sai động đạt tới trị số ổn định

VD: Động làm việc chế độ dài hạn động kéo quạt gió, bơm nước, máy nén khí

Giản độ phụ tải đường cong nhiệt sai động hình vẽ

Hình 6-1 Giản độ phụ tải đường cong nhiệt sai chế độ dài hạn b Chế độ làm việc ngắn hạn

Động làm việc có phụ tải thời gian ngắn Nhiệt sai động chưa đạt tới trị số ổn định phụ tải, thời gian nghỉ động dài, nhiệt sai động đủ để giảm xuống nhiệt sai ban đầu

Hình 6-2 Giản độ phụ tải đường cong nhiệt sai chế độ ngắn hạn c Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại

Thời gian làm việc có phụ tải thời gian nghỉ xen kẽ Các khoảng thời gian tương đối ngắn thời gian làm việc: tlv, nhiệt sai động

chưa đạt tới trị số ổn định phụ tải.Trong thời gian nghỉ, nhiệt sai động giảm chưa trị số cũ lại có phụ tải, nhiệt sai lại tăng lên Quá trình mà lặp lại, cuối cùng, nhiệt độ động dao động xung quanh nhiệt độ ổn định trung bình tb giữa max min

VD: Cầu trục, máy hàn, cần trục…

Chế độ đặc trưng hệ số thời gian đóng điện tương đối:

% = tlv

tlv+tng

⋅100 %= tlv

Tck

⋅100 % Các trị số tiêu chuẩn % là: 15%; 25%;

40%; 60%

Hình 6-3 Giản độ phụ tải đường cong nhiệt sai chế độ ngắn hạn lặp lại 1.3 Phương pháp chung chọn công suất động

a Các tiêu chọn động điện.

* Về mặt kỹ thuật:

- Động chọn phải có cấp điện áp phù hợp với nguồn

- Động phải thích ứng với mơi trường làm việc (khơ ráo, ẩm ướt, bụi bẩn, nóng lạnh…)

- Động đựơc chọn phải thoả mãn điều kiện phát nóng (Điều kiện nhất), cho làm việc bình thường tải cho phép, t0 động

cơ không vượt t0 cho phép.

- Động phải đảm bảo tốc độ u cầu, xem có hay khơng điều chỉnh tốc độ, có cấp hay vơ cấp

- Phải đảm bảo điều kiện khởi động tốt theo yêu cầu phụ tải

* Về mặt kinh tế.

Động điện chọn phải làm việc với hiệu suất kinh tế cao, vốn đầu tư rẻ chi phí vận hành, bảo quản sửa chữa thấp, sử dụng hết công suất động

b Các bước chọn công suất động

Động điện muốn kéo đựơc cấu sản xuất cần phải sản mơmen

Mđ có khả khắc phục mômen sau: Mômen phụ tải cấu sản

xuất: Mpt; Mômen không tải M0; Mômen động Mđg, nghĩa Mđ Mpt + M0 +

Mđg Muốn tìm Mđ cần có điều kiện ban đầu bước tính tốn

* Điều kiện ban đầu

- Phải có biểu đồ phụ tải cấu sản xuất: Mc = f1(t) Pc = f2(t) nhiệt

lượng tiêu hao Q= f3(t) hay dòng điện I= f4(t)

- Phải có biểu đồ biến thiên tốc độ qúa trình làm việc: n= f5(t) =

f6(t) Giả thiết biểu đồ cho hình vẽ trang bên

* Các bước tính tốn

Trước hết vào biểu đồ phụ tải tĩnh: Mc = f(t), tính mơmen trung bình theo

biểu thức: Mtb= ∑

i=1 n

Miti

∑ i=1 n

ti

Sau đó, chọn sơ động có Mđm  Mtb

- Tính mơmen động: Mđg ( xuất trình độ: Mở, hãm, đảo chiều

quay động v.v…): Mđg=MĐ− Mc=Jhtdtdω=Jht⋅tgα

Jht: Mơmen qn tính hệ thống quy đổi đầu trục động

- Vẽ biểu đồ Mđg = f(t) hình vẽ

- Vẽ biểu đồ phụ tải động hệ thống hình vẽ: Mcđg= Mpt+ Mo + Mđg

M Mđm Mmax

Trong đó: Mđm: Momen định mức động chọn sơ đồ

Mmax: Momen max biểu đồ phụ tải

M: Bội số mômen (hệ số tải)

- Kiểm tra lại suất động theo điều kiện phát nóng Nếu kiểm tra không thoả mãn => Chọn lại động

2.Chọn công suất động cho truyền động khơng điều chỉnh tốc độ Mục tiêu:

Trình bầy phương pháp chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ

Để chọn công suất động cơ, ta cần phải biết đồ thị phụ tải Mc(t) Pc(t)

quy đổi trục động giá trị tốc độ yêu cầu Từ đồ thị phụ tải, chọn sơ công suất động cơ, tra sổ tay tham số, từ đó, xây dựng đồ thị phụ tải xác Sau đó, tiến hành kiểm nghiệm động chọn

2.1.Chọn công suất động làm việc dài hạn

Đối với phụ tải dài hạn, có loại khơng đổi, có loại biến đổi * Phụ tải dài hạn không đổi:

Động cần chọn phải có cơng suất định mức lớn công suất yêu cầu: Pđm ≥ Pc tốc độ định mức phù hợp với yêu cầu Thường chọn Pđm = (1 

1,3)Pc Trong trường hợp này, việc kiểm nghiệm động đơn giản, không cần

kiểm nghiệm tải mômen, cần phải kiểm nghiệm điều kiện khởi động phát nóng

* Phụ tải dài hạn biến đổi: Để chọn động phải xuất phát từ đồ thị phụ tải, tính giá trị trung bình mơmen công suất:

     n o i i n o i i i tb t t M M ;    i i i tb t t P P

Động chọn phải có: Mđm = (1  1,3).Mtb

Pđm = (1  1,3).Ptb

Điều kiện kiểm nghiệm: Kiểm nghiệm phát nóng, khởi động, q tải mơmen

2.2.Chọn công suất động làm việc ngắn hạn

Trong chế độ làm việc ngắn hạn sử dụng động dài hạn sử dụng động chuyên dùng cho chế độ làm việc ngắn hạn

a) Chọn động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn:

ngắn hạn Nếu chọn động dài hạn theo phương pháp thông thường có Pđm = (1÷1,3)Pc làm việc ngắn hạn khoảng thời gian tlv nhiệt độ động tăng tới nhiệt độ τ1 nghỉ làm việc sau hạ nhiệt độ đến nhiệt độ mơi trường τmt Rõ ràng việc gây lãng phí khơng tận dụng hết khả chịu nhiệt (tới nhiệt độ τơđ) động

Vì dùng động dài hạn để làm việc chế độ ngắn hạn, cần chọn công suất động nhỏ để động phải làm việc tải thời gian đóng điện tlv Động tăng nhiệt độ nhanh kết thúc thời gian làm việc, nhiệt độ động không nhiệt độ τôđ cho phép

Như vậy, để chọn 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 công suất động dài hạn (Plv = x.Pđm hay Mlv = x.Mđm) Từ xác định thời gian làm việc cho phép động vừa chọn Việc tính chọn lập lại nhiều lần cho tlv tính tốn ≤ tlv yêu cầu

b) Chọn động ngắn hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn:

Động ngắn hạn chế tạo có thời gian làm việc tiêu chuẩn 15, 30, 60, 90 phút Như ta phải chọn tlv = tchuẩn công suất động Pđm chọn ≥ Plv hay Mđm chọn ≥ Mlv

Nếu tlv ≠ tchuẩn sơ chọn động có tchuẩn Pđm gần với giá trị tlv Plv Sau xác định tổn thất động ∆Pđm với công suất ∆Plv với Plv Quy tắc chọn động là:

Đồng thời tiến hành kiểm nghiệm động theo điều kiện tải mômen mơmen khởi động điều kiện phát nóng

2.3.Chọn công suất động làm việc ngắn hạn lặp lại

Sau thời gian, nhiệt sai động ổn định biến thiên khoảng min,

max Tương tự trường hợp phụ tải ngắn hạn, ta chọn động dài hạn

làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại chọn động chuyên dùng ngắn hạn lặp lại

* Chọn công suất động dài hạn làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại Thường động dài hạn chọn:

Pđm Plv

Hệ số tải nhiệt:

 = max

od

dm lv P

P

 

Từ đường cong phát nóng, ta có  = t v v t od lv lv e e / ' / max 1      

Trong đó: : Hằng số thời gian phát nóng θ=

C

A ; lv o

lv v v t t      ' ;

: Hệ số xét đến điều kiện làm mát bị xấu thời gian nghỉ t0 ( = 0,5:

Động chiều,  = 0,25: Động KĐB)

Dựa vào đồ thị phụ tải, xác định Plv yêu cầu, tlv, to từ chọn sơ cơng suất động

cơ để có  o tính ’ suy  Dùng phương pháp tính lặp cho:

dm lv P P    

* Chọn công suất động ngắn hạn lặp lại cho phụ tải ngắn hạn lặp lại

Động ngắn hạn lặp lại chế tạo chuyên dùng, độ bền khí tốt, quán tính nhỏ, khả tải lớn (từ 2,53,5), đồng thời chế tạo chuẩn với 

% = 15%; 25%; 40%; 60%

Động chọn cần thỏa mãn hai điều kiện: + Pđm chọn ≥Plv

+ %đm chọn phù hợp với %lv

Trường hợp chưa phù hợp hiệu chỉnh lại Pđm theo công thức:

Pđmchọn ≥Plv dmchon

lv

% %

 

Chú ý: Trường hợp phụ tải biến đổi phải dùng cơng thức đại lượng đẳng trị:

Pđt = 

 i i i t t P2 ;      io i i dt t t t % 

Sau kiểm tra q tải mơmen, mơmen khởi động phát nóng

3.Tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ. Mục tiêu:

Trình bầy phương pháp tính chọn cơng suất động cho truyền động có điều chỉnh tốc độ

Để tính chọn cơng suất động trường hợp này, cần phải biết yêu cầu bản:

+ Đặc tính phụ tải: Pyêu cầu (); Myêu cầu(); đồ thị phụ tải: Pc(t); Mc(t); (t)

+ Phạm vi điều chỉnh tốc độ: max, min

+ Loại động (một chiều xoay chiều) dự định chọn

Như vậy, để tính chọn cơng suất động ta phải biết phụ tải Trong nhiều trường hợp, phụ tải khác Ta chia thành hai nhóm

+ Nhóm 1: tốc độ, điều chỉnh Mc = const, công suất cản tỉ lệ bậc với

tốc độ

+ Nhóm 2: tốc độ, điều chỉnh cơng suất khơng đổi (Pc = const), cịn Mc

tỉ lệ nghịch với tốc độ: 

o c

P

M 

Đối với động điện, phương pháp điều chỉnh tốc độ theo tải cho phép chia hai nhóm:

+ Nhóm 1: Điều chỉnh tốc độ với mơmen cho phép động không biến đổi tốc độ, thường gọi phương pháp điều chỉnh tốc độ mômen cho phép không đổi, Rp tỉ lệ bậc với 

Các phương pháp thường thực cách thay đổi điện áp Rp mạch phần ứng động điện chiều KTĐL, thay đổi Rp mạch

rôtor số đôi cực ĐCKĐB

+ Nhóm 2: Điều chỉnh tốc độ với Pcp = const; 

cp cp

P

M 

, thực cách giảm (ĐCMC) thay đổi số đôi cực (1 số trường hợp ĐCKĐB)

* Chọn công suất động cho truyền động điều chỉnh tốc độ có: Mc = const * Trường hợp: Mcp = const

Động chọn phải có: Mđm = Mc

đm = max (điều chỉnh tốc độ thấp tốc độ bản)

Pđm = Mđm.đm = Mcmax = Pcmax

* Trường hợp: Pcp = const

Động chọn phải có: Pđm = Pcmax =Mcmax

đm = min (điều chỉnh n>ncb Pcp = const)

Mđm =

D M M P P c mim c c dm

dm max .

min

max  



  



Cho thấy: Những truyền động yêu cầu Mc = const, chọn động theo

phương pháp điều chỉnh tốc độ có: Pcp = const (khơng phù hợp u cầu tải)

=> Mđm = D.Mc => Tăng kích thước, giá thành động

* Chọn công suất động có Pc = const. - Pcp = const: Phù hợp với yêu cầu phụ tải

Yêu cầu: Pđm = Pc

Mđm = dm

dm P

Yêu cầu chọn: đm = min

Mđm =

max c c M P  

* Mcp = const (không phù hợp với yêu cầu tải)

Yêu cầu chọn: Mđm = Mcmax

Với

max  c c P M 

Mcp = const => thực với  < cb phải chọn:

đm = max

Pđm = Mđm đm = Pc

D Pc

max 

 

4.Kiểm nghiệm công suất động cơ Mục tiêu:

Trình bầy phương pháp iểm nghiệm công suất động

Để khẳng định chắn việc tính chọn sơ cơng suất động chấp nhận được, ta cần phải kiểm nghiệm lại việc tính chọn u cầu kiểm nghiệm:

- Kiểm nghiệm phát nóng: P Pcp

- Kiểm nghiệm tải mômen: M.Mđm đông > Mcmax

- Kiểm nghiệm mômen khởi động: Mkđ đông ≥ Mc mở máy

* Để kiểm nghiệm cơng suất động theo điều kiện phát nóng, người ta dùng phương pháp sau:

- Phương pháp nhiệt sai cực đại

- Phương pháp tổn thất trung bình: Ptb

- Phương pháp đại lượng đẳng trị

* Phương pháp tổn thất trung bình: Ptb

Phương pháp tổn thất trung bình xuất phát từ giả thiết Trong trình làm việc với phụ tải biến đổi, điều kiện toả nhiệt không đổi, số thời gian phát nóng  khơng đổi, tổn thất cơng suất trung bình chu kỳ làm

việc không đượt vượt tổn thất công suất định mức động nghĩa nhiệt độ cuộn dây không vượt nhiệt độ cho phép

Tổn thất cơng suất trung bình tính cho chu kỳ làm việc với phụ tải biến đổi xét:

n n n tb t t t t P P t P P            2 1

Trong đó: Pđm xác định từ trước: dm dm dm dm P P    

 .1

Trong thực tế, để xác định Ptb, ta dựa vào quan hệ Pcơ(t) đường cong (Pcơ):

Pcơ : Công suất đầu trục động

 = f(Pcơ): Vẽ từ lý lịch máy điện biểu diễn hình vẽ

Tổn hao công suất động phụ tải Pi xác định

i i i i P P    



; i = 1, 2,

Pi i: Công suất trục hiệu suất động thời gian ti, xác định

như hình vẽ

- Tổn thất cơng suất trung bình, tính cho chu kỳ có n đoạn là:

       n i i n i i i tb t t P P 1

Chú ý: Với quạt gió tự làm mát, ΔPtb=

∑ i=1

n

ΔPi.ti

α∑

❑ ❑

tk+β∑to+∑tu

Trong đó: to : Là thời gian nghỉ

: Hệ số, : hệ số giảm truyền nhiệt khởi động hãm ( = 0,75: ĐCMC; 

= 0,5: ĐCXC)

tk: Thời gian khởi động hãm

* Kiểm nghiệm điều kiện phát nóng phương pháp dịng điện đẳng trị: Iđt Ta biết: Tổn thất động gồm phần: Tổn thất biến đổi tổn thất không đổi, đoạn phụ tải thứ n ta có:

Pn = K + Vn = K + b.I2n

Từ biểu thức tổn thất trung bình: n

n n

tb t t t

t P t P t P P            2 1

Nếu xem: Ptb = K + b.I2đt thì:

Ptb = K + b.I2đt = n

n t t t I b K t I b K t I b K          ) ( ) ( ) ( 2 2 2

Trong đó: K: tổn thất không đổi

V: Tổn thất biến đổi: V = b.I2

B: Hệ số

Xem tổn thất không đổi K phụ tải biến đổi nhau, ta được:

Iđt = n

n n t t t t I t I t I       2 2 2

Để tính tốn giá trị Iđt, ta giải tích q trình q độ Giả thiết ta có kết

quả tình dịng điện i(t) dạng đường liên tục, dùng phương pháp bậc thang xác định ii; ti Trường hợp đường cong dịng điện có dạng tăng trưởng lớn, ta dùng

công thức gần đúng:

3 I I I

Ii  di ci

Trong đó: Iđi Ici xác định theo hình C

* Phương pháp mơmen đẳng trị:

Kiểm tra theo điều kiện phát nóng gián tiếp, mơmem suy từ phương pháp dịng đẳng trị

Khi mơmen tỉ lệ với dịng điện: M = C.I (C: Hệ số tỉ lệ)

Đối với động chiều: Động thoả mãn động không đổi

Đối với động xoay chiều KĐB: M = CM.I2.2.cos2

Ta cần phải có 2 = const cos2 = const

Công thức kiểm nghiệm: Mđt =

 n i i cK t M T 2.

Mđm động ≥ Mđt

*Phương pháp công suất đẳng trị

Ở truyền động tốc độ thay đổi P  M -> dùng cơng suất đẳng

trị để kiểm nghiệm phát nóng: Pđđộng ≥ Pđt

Pđt =





n i i i cK t P T 2.

Thực tế giữa đồ thị phụ tải, tốc độ truyền động có thay đổi lớn, q trình khởi động hãm Do cần phải tính tốn , hiệu chỉnh P(t) (Dùng TĐ tốc độ thay đổi M  P)

Bài tập thực hành:

Bài 1.Cho đồ thị phụ tải tĩnh máy sản xuất có tham số sau :

- Hệ thống yêu cầu tốc độ 1800V/phút

- Động để kéo hệ thống có :Pđm = 13KW, nđm = 1000V/phútm = 2,2 - Hãy kiểm tra tính hợp lý động

- Có tốc độ yêu cầu nyc = 720V/phút

- Động kéo máy có thơng số :Pđm = 11KW, nđm = 720V/phút, Uđm = 220/380V, đc = 60% đấu

- Hãy kiểm tra công suất động

Bài 3.Hãy xác định công suất động kéo máy sản xuất có đồ thị phụ tải sau:

- Có tốc độ yêu cầu 1450V/phút

Bài4.Cho đồ thị phụ tải sau :

- Dùng cho động dài hạn có Pđm = 10 KW, nđm = 750V/phút, Uđm = 220/380V kéo phụ tải tốc độ định mức

- Hãy kiểm tra công suất động

Bài 5.Hãy xác định công suất động nâng hàng cầu trục có đồ thị phụ tải sau :

- Tốc độ yêu cầu 720V/phút, bỏ qua tổn hao khâu truyền lực

Bài 6.

Công suất động 14KW, tc = 60% Kiểm tra công suất động theo đồ thị phụ tải tĩnh cho Nếu giữ công suất động khơng thay đổi, giảm hệ số đóng điện động xuống 45% động có đạt u cầu khơng ?

Tốc độ yêu cầu = 720V/phút Động kéo máy có số liệu sau : Pđm = 16KW, nđm = 720V/phút, Uđm = 230/380V, đc = 40% đấu Hãy kiểm nghiệm công suất động

Bài 8.Cho đồ thị phụ tải hình vẽ : Tốc độ yêu cầu hệ thống

720V/phút Động kéo hệ thống có Pđm = 11KW, Uđm = 380V, m = 1,8, nđm = 720V/phút Hãy kiểm tra điều kiện tải động

Hình 6-4 Đồ thị phụ tải động cơ

CÂU HỎI ƠN TẬP

2.Trình bầy phương pháp chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ?

3.Trình bầy phương pháp chọn công suất động cho truyền động không điều chỉnh tốc độ?

4 Trình bầy phương pháp kiểm nghiệm công suất động ?

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]- Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện – Nxb Khoa

học Kỹ thuật 2007

[2]- Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện – Nxb Khoa học Kỹ thuật 2006

[3]- Nguyễn Tiến Ban, Thân Ngọc Hoàn, Điều khiển tự động hệ thống

truyền động điện – Nxb Khoa học Kỹ thuật 2007