Đề tài "thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện"
Chọn công suất nhỏ hơn công suất yêu cầu thì động cơ sẽ làm việc quá tải, Do
đó vật liệu cách điện sẽ nhanh chóng lão hoá, động cơ chóng hỏng. Khi chọn đọng cơ
có công suất lớn hơn yêu cầu thì sẽ làm tăng vốn đầu tư, động cơ sẽ làm việc ở trạng
thái non tải,do vậy không tận dụng hết khả năng công suất của động cơ, khả năng
phát nhiệt và hiệu suất thấp đồng thời chọn các thiết bị kèm theo cũng tốn kém. Do
vậy việc chọn thiết bị cần đảm bảo...
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
Phần thứ hai:
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ
Trong việc chọn thiết bị ở các hệ thống truyền động điện có ý nghĩa rất quan
trọng. Mục đích của nó là giảm vốn đầu tư, nhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
Trong việc tính chọn thiết bị điện vấn đề chọn công suất động quyết định tứi các thiết
bị cần chọn sau này.
Chọn công suất nhỏ hơn công suất yêu cầu thì động cơ sẽ làm việc quá tải, Do
đó vật liệu cách điện sẽ nhanh chóng lão hoá, động cơ chóng hỏng. Khi chọn đọng cơ
có công suất lớn hơn yêu cầu thì sẽ làm tăng vốn đầu tư, động cơ sẽ làm việc ở trạng
thái non tải,do vậy không tận dụng hết khả năng công suất của động cơ, khả năng
phát nhiệt và hiệu suất thấp đồng thời chọn các thiết bị kèm theo cũng tốn kém. Do
vậy việc chọn thiết bị cần đảm bảo sao cho hợp lý và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
đặt ra.
1.Chọn động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Từ điều kiện yêu cầu :
P=3,2 KW, n=750 v/ph → ta chọn được động cơ điện một chiều kích từ độc lập
có các thông số sau:
loại P IH UH LƯ∑ rƯ nH GD2
2
(KW) (A) (V) (H) ( Ω) (Vg/Ph) (N.m )
Π -52 3,2 19 220 0,088 1,85 750 4
2.Chọn máy biến áp chỉnh lưu.
Để chọn được máy biến áp ta phải tính toán các thông số của nó.
a. Điện áp thứ cấp máy biến áp:
Theo công thức kinh nghiệm :
U2ba=Kn.Ka.Kv.Uđm
Trong đó:
Kn: Hệ số dự trữ điện áp xét tới khả năng sụt điện áp trên lưới thường lấy
Kn=1,1 ÷ 1,5.
Ka: Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu Ka=1,11.
Kv: Hệ số dự trữ xét tới sụt áp trong máy biến áp và sụt áp trong chuyển đổi,
thường lấy Kv=1,05.
Thay số vào ta được:
U2ba=1,2.1,11.1,05.220=336 (v).
Vậy điện áp thứ cấp của máy biến áp là 336(v).
37
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
b. Dòng điện thứ cấp máy biến áp:
Ta có:
I2ba=KI.IH=1,11.19=21,09(A) ≈ 21(A).
Trong đó: KI:Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ KI=1,11.
IH:Dòng điện định mứccủa động cơ IH=19(A).
c. Dòng điện sơ cấp máy biến áp:
336
I1ba=Kba.I2ba= .19=16,7999(A)
380
d. Công suất:
S1 + S2
S=
2
Với: S1=U1ba.I1ba = 336.21,09 = 7086,24 (VA)
S2= U2ba.I2ba = 380.16,799 = 6383,9996 (VA)
7086,24 + 6383,9996
⇒ S= = 6735,1995(VA)
2
Từ các thông số trên ta chọn máy biến áp có số liệu sau:
S U1đm U2đm I1đm I2đm UKA UKP%
(KVA) (V) (V) (A) (A) %
7 380 336 21 16,799 1 5
3. Chọn van mạch động lực.
Để chọn các van trong sơ đồ mạch động lực ta dựa vào các điều kiện về:
+ Dòng điện trung bình cực đại chảy qua van.
+ Điện áp ngược cực đại đặt lên van khi van khoá.
Ta có:
Dòng điện trung bình chảy qua Triristor tring sơ đồ:
I H (π − α)
Ittb= .
2 π
ta suy ra dòng điện trung bình cực đại chảy qua van:
IH I
Ittbmax= .Km=2. H =IH=19(A)
2 2
Km: Hệ số kể đến dòng điện mở máy Km=2.
Dòng điện trung bình chảy qua điốt trong sơ đồ chỉnh lưu:
I H (π + α)
Iđtb= .
2 π
38
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
ta suy ra dòng điện trung bình chảy qua điốt là:
Iđtbmax=Ih.Km=2.19=38(A)
điện áp ngược cực đại đặt lên các van trong sơ đồ đều được tính theo công thức:
UĐngmax=UTngmax= 2. .U2ba= 2 .336=475,18(v)
Từ các số liệu tính toán trên ta phải chọn Tiristor thoả mãn các điều kiện sau:
[I ] ≥ Ittbmax.K1=19.2=38(A)
ttb
trong đó: K1 là hệ số dự trữ dòng cho Tiristor
[U Tng max ] ≥U
T ngmax.K2=475,18.2=950(V)
với K2=2 là hệ số dự trữ điện áp ngược cho Tiristor, qua đó ta chọn được các
Tiristor có các thông số sau:(tra sách điện tử công suất)
Ký I Ung Δ U tm tkk Iđk Uđk Irò di ⎡ A ⎤ du ⎡ V ⎤
hiệu (A) (V) (V) ( μ s) ( μ s) (A) (V) (mA) dt ⎢ μs ⎥ dt ⎢ μs ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
T-50 50 1000 0,85 20 200 0,3 7 10 10 20
Ta phải chọn các điốt có:
[U Dng max ]≥ U ngMax.K3 = 475,18.2 = 950 (V)
Trong đó k3 = 2 :Hệ số dự trữ điện áp ngược cho Tiristor
[IĐTB] ≥ ITBMax .K4 = 38.2 = 76 (A).
Trong đó K4 là hệ số dự trữ dòng điện cho Điốt, từ đó ta chọn loại Điốt có thông
số như sau :
Mã hiệu Ungmax(V I (A) Δ U(V) Idò(mA)
)
B-200 1000 200 0,7 5
4. Tính mạch R-C
Mỗi khi các van bị khoá bằng điện áp ngược các điện tích tụ trong các lớp bán
dẫn sẽ đổi ngược hành trình, gây ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian rất ngắn,
sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược sẽ gây ra SĐĐ cảm ứng, có thể làm
hỏng van. Vậy để bảo vệ các van tránh khỏ hiện tượng qua áp ta dùng mạch R-C mắc
song song với các van .
Để xác định giá trị R-C ta sử dụng các giản đồ H VII - 12- 13 (sách điện tử công
suất ứng dụng Tiristor). Chọn ξ = 0,6.
+ Xác định hằng số thời gian RC của mạch bảo vệ sử dụng H VII- 13, nối hai
điểm AB bằng một đường thẳng :
39
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
du
dt = 20
Điểm A : = 0,042
u 2 .336
Điểm B : ξ = 0,6.
Từ đó ta tìm được điểm C, suy ra hằng số thời gian RC = 5 μs
+ Xác định R, sử dụng bản H VII- 12, xuất phát từ giá trị ξ = 0,6 ta chọn được
Tmax =R/U = 0,6.
Giả thiết IMax =2.Iđm =2.19 = 38 (A)
0,6. U 2 .336
suy ra R = = 0,6. = 7,105(Ω) ⇒ R = 8 ( Ω ).
I Max 38
Xác định C :
5
C= = 0,625(μs)
8
5. Mạch RC bảo vệ quá áp
Ta thấy khi dòng cắt không tải của MBA gây ra một SĐĐ lớn (do sự biến thiên
của dòng điện từ hoá)trong mạch có thể làm hỏng các van.
Để bảo vệ các van trong trường hợp này ta dùng mạch RC mắc ở đầu ra của
MBA, mục đích tạo thành mạch dao động làm giảm tốc độ biến thiên du/dt
R và C được chọn theo công thức kinh nghiệm sau:
55. I 02
C1 = μF .
( K − 1) 2 . U 2
I02 dòng điện không tải quy đổi về phía thứ cấp MBA,
U2 = 336 (v)
k = 1,3 hệ số tăng cho phép.
55.0,7
từ đó xác định được : C1 = = 1,3μF
(1,3 − 1).336
U2 336
R1 = 0,52. 2 = 0,52. = 356,57(Ω) .
I 02 0,72
6.Tính chọn cuộn kháng lọc mạch một chiều
Để điện áp đưa vào được bằng phẳng, để cho dòng điện qua động cơ được đảm
bảo liên tục trongphạm vi làm việc của nó đấu ra của bộ biến đổi phải mắc nối tiếp
với cuộn kháng sau bằng, cuộn kháng sau bằng phải đáp ứng được các yêu cầu sau
đây
• Đảm bảo cho bộ chỉnh lưu khi làm việc ở chế độ dòng liên tục trong phạm vi
40
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
biến đổi của phụ tải (từ không tải tới dòng định mức của động cơ).
• Hạn chế thành phần xoay chiều của dòng điện sao cho sóng hài bậc cao qua nó
nhỏ hơn (3÷5)%Idm của động cơ.
Các bước tính toán:
47. U 2
LCK = .
ω. β%. I H
Với β% là tỷ số % của Ia/IH
Ia giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều ia của dòng điện IH
thông thường ta chọn Ia = 0,005.Id =0,005.19 = 0,095.
47.366
từ đó ta tính được : LCK = = 5,2342( mH) .
2.3,14.5019
.
7. Tham số phần ứng động cơ
a/Điện trở mạch phần ứng động cơ
R∑ = α(rư + rcf + RBA + RTX).
Trong đó :
α = 1,2 là hệ số quy đổi điện trở về nhiệt độ 750C.
rư = 1,29 là điện trở mạch phần ứng.
rcf = 0,55 điện trở cực từ phụ.
rtx điện trở tiếp xúc chổi than và điện trở than, ta có Δ Utx = 2 (V).
ΔU TX 2
RTX = = = 0,105(Ω).
IH 19
RBA điện trở MBA được quy đổi về phía thứ cấp, được tính:
U Ka %. U 1dm 0,1380
.
RBA = 2 = 2 = 0,2915(Ω).
( K ba ) . I 1dm ⎛ 336 ⎞
⎜ ⎟ .16,7999.100
⎝ 380 ⎠
Vậy : R∑ =1,2(1,29 + 0,55 + -,2915 + 0,105) = 2,6838 ( Ω ).
b/Hằng số cấu tạo động cơ
U H − α.( ru + rcf + rtx ). I H
KE = CEφđm = .
nH
220 − 1,2.(1,29 + 0,55 + 0,105).19
KE = = 0,29 .
750
1 1
KĐ = = = 3,448.
K E 0,29
41
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
8.chọn điện trở hãm động năng
Khi hãm động năng động cơ kích từ độc lập ta cắt phần ứng động cơ ra khỏi lưới
điện và đóng vào một điện trở RH. Tuỳ vào giá trị của RH mà thời gian hãm nhanh
hay chậm. Ta chọn điện trở hãm sao cho dòng điện hãm ban đầu nằm trong giới hạn
cho phép IH=(2÷2.5)Iđm động cơ.
Các bước tính toán:
E
Rư + RH =
I Ucp
Iưcp là dòng điện cực đại cho phép của phần ứng và Iưcp ≤ 2,5 Iđm
E K E .n
IH= Iưcp = = ≤ 2,5 Iđm
Ru + RH Ru + RH
Trong đó Rư= (1,29 + 0,55 + 0,105) = 1,945(Ω)
KE=0,29
suy ra IH = 2,5 Iđm=2,5.19 = 47,5 (A)
750.0,29.
vậy RH= − 1,945 = 3,778 (Ω) , Lấy RH = 4(Ω).
38
9. Chọn máy phát tốc
Chọn máy phát tốc có số liệu sau:
Mã hiệu Uđm (V) Iđm (A) n(v/p) RưΣ(Ω)
T-100 100 0,08 750 200
U FT 100
Hệ số truyền của máy phát tốc kFT= = =0,1333 (vg/p)
n FT 750
n FT 750
Tỉ số truyền của bộ truyền i= = =1
n DC 750
k FT 0,1333
Hệ số truyền của máy phát tốc với trục động cơ γ1= = =0,1333
i 1
Điện áp ra của MFT được đưa vào bộ khuếch đại trung gian nên chỉ lấy một
phần qua triết áp UH ≤ 8 (V)
8
mà UH=γ.n vậy γ= =0,010667 (v.Vg/Ph)
750
10. Tính hệ số khuyếch đại trung gian (KDTG)
• Để tính chọn được khối này ta phải xác định được hệ số khuếch đại của chúng.
• KDTG của cả hệ thống được tính theo điểm thấp nhất của đặc tính cơ vì tương
42
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
ứng với điểm này độ sụt tốc độ là cực đại nên hệ số KDTG là cực đại.
• Hệ số khuếch đại của cả hệ thống K=KTGKĐKπ
trong đó
KTG hệ số khuếch đại của khâu trung gian
KĐ hệ số khuếch đại của động cơ
Kπ hệ số khuếch đại của bộ biến đổi
Sơ đồ khối của hệ thống:
Phương trình đặc tính của hệ thống:
U cd . K TG . K π − I u . R u ∑ )
n= KD
1 + γK TG . K π . K D
• Độ sụt tốc ứng với đặc tính cơ thấp nhất
n 0 max
Δn = S x . n 0 min = S x .
D
n 0 max − n odm n
mà S x =. = 1 − odm
n 0 max n 0 max
n odm
n o max =. (1)
1 − Sx
n 0 dm
Δn = S x . (2)
(1 − S x ) D
Iu .Ru∑
mặt khác Δn = K
1 + γK TG . K π . K D D
từ (1) và (2) suy ra:
n 0dm Iu .Ru∑
Sx . = K
(1 − S x ) D 1 + γK TG . K π . K D D
1 ⎛ I u R u ∑ K D (1 − S x ) ⎞
Vậy K= ⎜ − 1⎟ (3)
γ⎝ S x . n dm ⎠
43
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
Với
* KĐ = 3,448
• Kπ hệ số khuếch đại của bộ biến đổi được xác định bằng cách xây dựng đặc
tính phụ tải:
ΔU r ΔU d
Kπ= =
ΔU v ΔU dk
Muốn xây dựng đặc tính phụ tải ta phải xây dựng các quan hệ
Ud = f (α ) ⎫
⎬ ⇒ Ud = f ( Udk )
Udk = f (α )⎭
Xét quan hệ Ud=f(α), từ phương trình điện áp chỉnh lưu:
2 2
Ud= U2..(1+cos)= .338..(1+cos)=152,23..(1+cos) (4)
π π
Xét quan hệ Udk=f(α), vì góc α phụ thuộc vào điện áp Udk với các giá trị của Udk
khác nhau ta có các thời điểm mở van khác nhau, giá trị góc α thay đổi theo quy luật:
α U dk U dk
= ⇒α=π
π U RCMAX U RCMAX
Với URCMAX= 10 (V) là điện áp răng cưa cực đại phụ thuộc vào dung lượng C.
Ta có Udk=10.α/π (5)
cho α biến thiên từ 0 đến 180 ở các hàm (4) và (5) ta vẽ được quan hệ Ud và Udk
dưới đây:
Để đơn giản trong tính toán và trong giới hạn cho phép ta có thể tuyến tính hoá
44
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
đường cong. Khi đó xem hệ số khuếch đại của bộ biến đổi kπ =const:
ΔU d 300 − 16,8
kπ=tgϕ= = =39,4
ΔU dk 9 − 0.76
Từ biểu thức (3) thay số ta tính được K
1 ⎛ 19.3,448(1 − 0,05).10.2,6838 ⎞
K= ⎜ − 1⎟ =4082,2562
0,010667 ⎝ 0,05.750 ⎠
K 4082,2562
Vậy KTG= = = 30 .
K π . K D 39,4.3,448
45
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
Phần thứ ba:
XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TÍNH
1.Mục đích và ý nghĩa
Xây dựng đặc tính tĩnh của hệ thống là xây dựng quan hệ giữa vân tốc hoặc mô
men với dòng điện, ta chỉ cần xét quan hệ n = f(I) là đủ đối với loại động cơ một
chiều kích từ độc lập.
Khi xây dựng các quan hệ này đối với các hệ thống truyền động điện có những
phần tử làm việc ở cả hai vùng tuyến tính và phi tuyến, cho nên khi xây dựng đặc tính
tĩnh ta phải có những giả thiết sau:
Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với mạch từ chưa bão hoà.
Các hệ số động cơ là không đổi.
các phần tử trong mạch là các phần tử không quán tính.
Với những giả thiết trên ta xay dựng đặc tính tĩnh của hệ thống gồm hai đường
cơ bản như sau:
2. Xác định đặc tính tĩnh n=f(Iư)
Phần trước ta xây dựng được các đặc tính có tĩnh của động cơ:
U cd . K HT R .K .I
n= - ∑ D u
1 + γ . K HT 1 + γK HT
a. Xây dựng đặc tính cơ cao nhất
Điểm định mức A1( 19,750)
Điểm không tải lý tưởng B1(0,no1)
Từ phương trình (1) ta có:
Ucđ. KHT = n.( 1 + γ.KHT ) + R∑.KĐ.Iư
n.(1 + γ . K HT ) + R∑ . K D . I u
Ucđ = =
K HT
750.(1 + 0,010667.4082,2562) + 2,6838.3,44819
.
Ucđ = = 8,227 (v)
4082,2562
U cd . K HT 8,227.4082,2562
⇒n01 = = = 753,9 (v/f)
1 + γ . K HT 1 + 0,010667.4082,2562
B1 = (o, 753,9).
B
b. Xây dựng đặc tính cơ thấp nhất:
46
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
ndm max 750
nđmmin = = = 75 (v/f)
D 10
toạ đô A2 (19,75)
75.(1 + 0,010667.4082,2562) + 2,6838.3,44819
.
⇒Ucđ = = 0,86146(v)
4082,2562
U cd . K HT 0,86146.4082,2562
n02 = = = 78,946(v/p)
1 + γ . K HT 1 + 0,010667.4082,2562
B2 = (0,78,946).
B
3. Kiểm tra chất lượng tĩnh:
n0 max − ndm min 78,946 − 75
ST% = .100 = .100% = 4,99%.
n0 min 78,946
Ta thấy ST% = 4,99% < [ST%] = 5%. Do đó hệ thống đảm bảo yêu cầu về chất
lượng tĩnh.
Trên đây là dạng của hai đường đặc tính tĩnh.
Phần thứ tư:
THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
47
Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện
48
