Giáo trình Hệ thống truyền động điện - Chương 4: Tính chọn công suất động cơ cho hệ truyền động điện
CH¦¥NG 4
TÝNH CHäN C¤NG SUÊT §éNG C¥
CHO HÖ TRUYÒN §éNG ®iÖn
4.1 Nhꢃng vꢄn ñꢅ chung
Nguꢀn ñꢁng lꢂc trong mꢁt hꢃ thꢄng Tðð là ñꢁng cơ ñiꢃn. Các yêu cꢅu kꢆ thuꢇt, ñꢁ tin
cꢇy trong quá trình làm viꢃc và tính kinh tꢈ cꢉa HT Tðð phꢊ thuꢁc chính vào sꢂ lꢂa chꢋn
ñúng ñꢁng cơ ñiꢃn và phương pháp ñiꢌu khiꢍn ñꢁng cơ.
Chꢋn mꢁt ñꢁng cơ ñiꢃn cho mꢁt HT Tðð bao gꢀm nhiꢌu tiêu chuꢎn phꢏi ñáp ꢐng:
- ðꢁng cơ phꢏi có ñꢉ công suꢑt kéo.
- Tꢄc ñꢁ phù hꢒp và ñáp ꢐng ñưꢒc phꢓm vi ñiꢌu chꢔnh tꢄc ñꢁ vꢕi mꢁt phương pháp ñiꢌu
chꢔnh thích hꢒp.
- Thꢖa mãn các yêu cꢅu mꢗ máy và hãm ñiꢃn.
- Phù hꢒp vꢕi nguꢀn ñiꢃn năng sꢘ dꢊng (loꢓi dòng ñiꢃn, cꢑp ñiꢃn áp...).
- Thích hꢒp vꢕi ñiꢌu kiꢃn làm viꢃc (ñiꢌu kiꢃn thông thoáng, nhiꢃt ñꢁ, ñꢁ ꢎm, khí ñꢁc
hꢓi, bꢊi bꢙm, ngoài trꢚi hay trong nhà...).
Tꢀi sao phꢁi chꢂn ñúng công suꢃt ñꢄng cơ?
Viꢃc chꢋn ñúng công suꢑt ñꢁng cơ có ý nghĩa rꢑt lꢕn ñꢄi vꢕi hꢃ Tðð. Nꢈu nâng cao
công suꢑt ñꢁng cơ chꢋn so vꢕi phꢊ tꢏi thì ñꢁng cơ sꢛ kéo dꢜ dàng nhưng giá thành ñꢅu tư tăng
cao, hiꢃu suꢑt kém và làm tꢊt hꢃ sꢄ công suꢑt cosϕ cꢉa lưꢕi ñiꢃn do ñꢁng cơ chꢓy non tꢏi.
Ngưꢒc lꢓi nꢈu chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ nhꢖ hơn công suꢑt tꢏi yêu cꢅu thì ñꢁng cơ hoꢙc không
kéo nꢝi tꢏi hay kéo tꢏi mꢁt cách nꢙng nꢌ, dꢞn tꢕi các cuꢁn dây bꢟ phát nóng quá mꢐc, làm
giꢏm tuꢝi thꢋ ñꢁng cơ hoꢙc làm ñꢁng cơ bꢟ cháy hꢖng nhanh chóng.
Chꢂn công suꢃt ñꢄng cơ như thꢅ nào?
Viꢃc tính công suꢑt ñꢁng cơ cho mꢁt hꢃ Tðð phꢏi dꢂa vào sꢂ phát nóng các phꢅn tꢘ
trong ñꢁng cơ, ñꢙc biꢃt là các cuꢁn dây. Muꢄn vꢇy, tính công suꢑt ñꢁng cơ phꢏi dꢂa vào ñꢙc
tính phꢊ tꢏi và các quy luꢇt phân bꢄ phꢊ tꢏi theo thꢚi gian. ðꢁng cơ ñưꢒc chꢋn ñúng công suꢑt
thì khi làm viꢃc bình thưꢚng cũng như khi quá tꢏi ꢗ mꢐc cho phép, nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ không
ñưꢒc tăng quá trꢟ sꢄ giꢕi hꢓn cho phép τcp.
4.2 Phát nóng và nguꢁi lꢆnh cꢇa ñꢁng cơ
* Sꢈ phát nóng:
Trong quá trình làm viꢃc, ñꢁng cơ lꢑy năng lưꢒng P1 tꢠ lưꢕi ñiꢃn, biꢈn thành cơ năng P2
và mꢁt phꢅn bꢟ tꢝn hao mà chꢉ yꢈu là dưꢕi dꢓng nhiꢃt: ∆P = P1 - P2. Do tꢝn hao này làm
ñꢁng cơ nóng lên.
Công suꢑt tꢝn hao gꢀm 3 phꢅn:
- Tꢝn hao do ma sát ꢗ các ꢝ bi và do rôto quay trong không khí.
- Tꢝn hao trong sꢡt (tꢝn hao tꢠ) tùy thuꢁc vào chꢑt lưꢒng cꢉa lõi sꢡt tꢠ.
- Tꢝn hao trong các cuꢁn dây (tꢝn hao ñꢀng) do cuꢁn dây bꢟ ñꢄt nóng bꢗi hiꢃu ꢐng Jun.
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
72
Trong ñó, tꢝn hao ñꢀng tꢢ lꢃ vꢕi bình phương dòng ñiꢃn nên thay ñꢝi theo phꢊ tꢏi. ðó
là tꢝn hao biꢈn ñꢝi theo phꢊ tꢏi ∆Pbñ = B.I2. Hai loꢓi tꢝn hao ñꢅu gꢅn như không thay ñꢝi theo
phꢊ tꢏi nên gꢋi là tꢝn hao không biꢈn ñꢝi ∆Pkñ .
∆P = ∆Pkñ + ∆Pbñ = ∆Pkñ + B.I2.
Khi nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ lꢕn hơn nhiꢃt ñꢁ môi trưꢚng xung quanh thì ñꢁng cơ bꢡt ñꢅu tꢖa
nhiꢃt vào môi trưꢚng. Chênh lꢃch giꢣa nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ τñc và nhiꢃt ñꢁ môi trưꢚng τmt càng
lꢕn thì quá trình tꢖa nhiꢃt vào môi trưꢚng diꢜn ra càng mꢓnh và sꢂ tăng nhiꢃt ñꢁ cꢉa ñꢁng cơ
càng chꢇm dꢅn. Tꢕi mꢁt nhiꢃt ñꢁ chênh lꢃch ∆τ nào ñó, nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ không tăng ñưꢒc
nꢣa mà ñꢓt mꢁt giá trꢟ ꢝn ñꢟnh τôñ. Lúc này, nhiꢃt lưꢒng sinh ra ꢗ ñꢁng cơ trong mꢁt ñơn vꢟ
thꢚi gian bꢤng nhiꢃt lưꢒng tꢠ ñꢁng cơ tꢖa ra môi trưꢚng xung quanh. ðó là trꢓng thái cân
bꢤng vꢌ nhiꢃt cꢉa ñꢁng cơ.
ꢥng vꢕi mꢦi mômen tꢏi, ñꢁng cơ làm viꢃc ꢝn ñꢟnh vꢕi mꢁt giá trꢟ nhiꢃt ñꢁ. Khi tꢏi là
ñꢟnh mꢐc, ñꢁng cơ sꢛ có nhiꢃt ñꢁ ꢝn ñꢟnh ñꢟnh mꢐc.
ðꢄi vꢕi mꢦi ñꢁng cơ, có mꢁt giá trꢟ nhiꢃt ñꢁ cao nhꢑt cho phép mà khi ñꢁng cơ làm
viꢃc, không ñưꢒc ñꢍ nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ tăng cao hơn nhiꢃt ñꢁ ñó. Nhiꢃt ñꢁ nóng cho phép τcp
cꢉa ñꢁng cơ phꢊ thuꢁc chꢉ yꢈu vào vꢇt liꢃu cách ñiꢃn dùng trong ñꢁng cơ. Nꢈu nhiꢃt ñꢁ ñꢁng
cơ cao hơn nhiꢃt ñꢁ cho phép thì vꢇt liꢃu sꢛ bꢟ dòn, giꢏm tuꢝi thꢋ, rꢓn nꢐt, cách ñiꢃn kém hơn
và có thꢍ cháy, vꢧ dꢞn ñꢈn hꢖng, chꢇp mꢓch ñꢁng cơ.
ðꢍ ñơn giꢏn cho viꢃc tìm quy luꢇt vꢌ sꢂ phát nóng cꢉa ñꢁng cơ, ta giꢏ thiꢈt ñꢁng cơ là
mꢁt vꢇt thꢍ ñꢀng nhꢑt, nhiꢃt ñꢁ giꢄng nhau ꢗ mꢋi ñiꢍm và dꢞn truyꢌn nhiꢃt tꢐc thꢚi (hꢃ sꢄ dꢞn
nhiꢃt rꢑt lꢕn).
Nꢈu nhiꢃt lưꢒng sinh ra ꢗ ñꢁng cơ trong mꢁt ñơn vꢟ thꢚi gian (1s) là ∆P (W) thì sau thꢚi
gian dt sꢛ có mꢁt nhiꢃt lưꢒng sinh ra là ∆P.dt (J). Mꢁt phꢅn nhiꢃt lưꢒng này làm ñꢁng cơ nóng
lên, phꢅn khác tꢖa ra môi trưꢚng.
Phꢀn nhiꢁt lưꢂng làm nóng ñꢃng cơ là: C.d(∆τ)
(J)
trong ñó: C - là nhiꢃt dung cꢉa ñꢁng cơ, tꢐc là nhiꢃt lưꢒng cꢅn cꢑp cho ñꢁng cơ ñꢍ
ñꢁng cơ nóng thêm lên 1oC (J/oC).
∆τ - nhiꢃt ñꢁ chênh lꢃch giꢣa ñꢁng cơ và môi trưꢚng.
Phꢀn nhiꢁt lưꢂng tꢄa ra môi trưꢅng trong thꢅi gian dt sꢆ là: A.∆τ.dt (J)
trong ñó: A- hꢃ sꢄ tꢖa nhiꢃt, tꢐc là nhiꢃt lưꢒng mà ñꢁng cơ tꢖa ra môi trưꢚng trong mꢁt
ñơn vꢟ thꢚi gian khi chênh lꢃch nhiꢃt ñꢁ giꢣa ñꢁng cơ và môi trưꢚng là 1oC
(W/oC). Hꢃ sꢄ tꢖa nhiꢃt phꢊ thuꢁc vào ñiꢌu kiꢃn làm mát cꢉa ñꢁng cơ. ðiꢌu
kiꢃn làm mát càng tꢄt thì hꢃ sꢄ tꢖa nhiꢃt càng lꢕn.
Ta có phương trình cân bꢤng nhiꢃt:
∆P.dt = C.d(∆τ) + A.∆τ.dt
Giꢏi phương trình vi phân ñꢄi vꢕi ∆τ ta có:
t
∆τ = ∆τ(0) + [∆τôñ - ∆τ(0)](1-exp(
−
)). (4.1)
(4.2)
Tn
t
t
hay:
∆τ
=
∆τôñ.[1-exp(
−
)] + ∆τ(0).exp(
−
).
Tn
Tn
trong ñó:
∆τ(0) - Chênh lꢃch nhiꢃt ñꢁ ban ñꢅu (thꢚi ñiꢍm t = 0) giꢣa ñꢁng cơ và môi
trưꢚng.
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
73
∆τôñ - Chênh lꢃch nhiꢃt ñꢁ giꢣa ñꢁng cơ và môi trưꢚng khi ñꢁng cơ làm viꢃc
ꢝn ñꢟnh vꢌ nhiꢃt.
∆P
∆τôñ =
A
Tn - hꢤng sꢄ thꢚi gian phát nóng cꢉa ñꢁng cơ, tꢐc là thꢚi gian cꢅn ñꢍ tăng
chênh lꢃch nhiꢃt ñꢁ giꢣa ñꢁng cơ và môi trưꢚng tꢠ 0 tꢕi trꢟ sꢄ chênh lꢃch ꢝn
ñꢟnh khi ñꢁng cơ không tꢖa nhiꢃt ra môi trưꢚng xung quanh.
Phương trình trên cho thꢑy sꢂ phát nóng cꢉa ñꢁng cơ diꢜn ra theo quy luꢇt hàm mũ.
* Sꢈ nguꢁi lꢆnh:
Nꢈu ñꢁng cơ ñang nóng ꢗ mꢁt nhiꢃt ñꢁ ban ñꢅu τbñ nào ñó mà ñꢁng cơ bꢟ cꢡt khꢖi
nguꢀn ñiꢃn thì ñꢁng cơ sꢛ quay chꢇm lꢓi rꢀi dꢠng và nguꢁi dꢅn. Bꢖ qua nhiꢃt do lꢂc ma sát
chuyꢍn ñꢁng chꢇm dꢅn, lúc này ñꢁng cơ không sinh nhiꢃt (
∆P = 0) và:
∆P
∆τôñ
=
= 0.
A
Phương trình (4.2) trꢗ thành:
∆τ ∆τ(0).exp(−
t
t
)
Tng
=
) =
τbñ.exp(−
(4.3)
Tng
trong ñó Tn ñưꢒc thay bꢤng Tng gꢋi là hꢤng sꢄ thꢚi gian nguꢁi lꢓnh cꢉa ñꢁng cơ.
Phương trình (4.3) gꢋi là phương trình ñưꢚng cong nguꢁi lꢓnh cꢉa ñꢁng cơ.
4.3 Các chꢀ ñꢁ làm viꢂc cꢇa truyꢅn ñꢁng ñiꢂn
Căn cꢐ vào ñꢙc tính phát nóng và nguꢁi lꢓnh cꢉa máy ñiꢃn, ngưꢚi ta chia chꢈ ñꢁ làm
viꢃc cꢉa truyꢌn ñꢁng thành 3 loꢓi: Dài hꢓn, ngꢡn hꢓn và ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi.
a) Chꢇ ñꢃ dài hꢈn:
ðó là chꢈ ñꢁ làm viꢃc cꢉa ñꢁng cơ có phꢊ tꢏi duy trì trong thꢚi gian dài, cho nên nhiꢃt
ñꢁ cꢉa ñꢁng cơ ñꢉ thꢚi gian ñꢓt tꢕi trꢟ sꢄ ꢝn ñꢟnh.
Ví dꢉ: ðꢁng cơ làm viꢃc ꢗ chꢈ ñꢁ dài hꢓn là các ñꢁng cơ kéo quꢓt gió, máy bơm, băng
tꢏi trong dây chuyꢌn sꢏn xuꢑt, mꢁt sꢄ truyꢌn ñꢁng chính trong máy gia công kim loꢓi.
P
P
P
P
c
c
t
t
t
0
0
to
tlv
τ
τ
τ«®
τ«®
τ
τmt=
o
τ
o
τmt=
t
0
0
to
to
Hình 4.1 - Chꢈ ñꢁ làm viꢃc dài hꢓn.
Hình 4.2 - Chꢈ ñꢁ làm viꢃc ngꢡn hꢓn.
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
74
b) Chꢇ ñꢃ ngꢊn hꢈn:
ðó là chꢈ ñꢁ làm viꢃc mà do phꢊ tꢏi cꢉa ñꢁng cơ duy trì trong thꢚi gian ngꢡn, thꢚi gian
nghꢔ dài, cho nên nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ chưa kꢟp ñꢓt tꢕi giá trꢟ ꢝn ñꢟnh thì ñã giꢏm dꢅn vꢌ giá trꢟ
ban ñꢅu.
Ví dꢉ: ðꢁng cơ làm viꢃc ꢗ chꢈ ñꢁ ngꢡn hꢓn là các ñꢁng cơ nâng hꢓ xà ꢗ các máy cꢡt gꢋt
kim loꢓi lꢕn (máy tiꢃn ñꢐng, máy phay giưꢚng, máy bào giưꢚng ...), ñꢁng cơ ñóng mꢗ cꢘa
ñꢇp nưꢕc, ...
c) Chꢇ ñꢃ ngꢊn hꢈn lꢋp lꢈi:
Phꢊ tꢏi làm viꢃc có tính chꢑt chu kỳ, thꢚi gian làm viꢃc và thꢚi gian nghꢔ xen kꢨ nhau.
Nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ chưa kꢟp tăng ñꢈn trꢟ sꢄ ꢝn ñꢟnh thì ñưꢒc giꢏm do mꢑt tꢏi, và khi nhiꢃt ñꢁ
ñꢁng cơ suy giꢏm chưa kꢟp vꢌ giá trꢟ ban ñꢅu thì lꢓi tăng lên do có tꢏi.
Quá trình tăng giꢏm nhiꢃt ñꢁ liên tꢊc lꢙp ñi lꢙp lꢓi và cuꢄi cùng thì nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ
dao ñꢁng xung quanh mꢁt nhiꢃt ñꢁ ꢝn ñꢟnh trung bình τtb nào ñó giꢣa τmax và τmin.
ðꢄi vꢕi chꢈ ñꢁ làm viꢃc ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi cꢉa ñꢁng cơ, có mꢁt hꢃ sꢄ ñꢙc trưng là hꢃ sꢄ
thꢚi gian ñóng ñiꢃn tương ñꢄi (hay hꢃ sꢄ tiꢈp ñiꢃn tương ñꢄi).
Hꢃ sꢄ thꢚi gian ñóng ñiꢃn tương ñꢄi là tꢢ sꢄ % giꢣa thꢚi gian làm viꢃc (tlv) và thꢚi gian
mꢁt chu kỳ làm viꢃc (tck).
tlv
ε% =
.100%
tc.ky
Trong ñó: tlv : Là thꢚi gian làm viꢃc có tꢏi.
tc.ky = tlv + tnghꢔ : Là thꢚi gian cꢉa mꢁt chu kỳ.
P
c
P
c
t
0
Hình 4.3 - Chꢈ ñꢁ làm viꢃc
ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi.
tlv to
tck
τ
«®
τmax
τmin
τtb
τ
τmt=
o
t
0
Tiêu chuꢎn thông thưꢚng cꢉa thꢚi gian ñóng ñiꢃn tương ñꢄi cꢉa các ñꢁng cơ làm viꢃc ꢗ
chꢈ ñꢁ ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi là: 15%, 25%, 40% và 60%.
Ví dꢉ: ðꢁng cơ làm viꢃc ꢗ chꢈ ñꢁ ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi là các ñꢁng cơ nâng hꢓ, truyꢌn ñꢁng
xe con và xe cꢅu ꢗ cꢅu trꢊc, các ñꢁng cơ kéo tꢚi, ...
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
75
4.4 Tính chꢉn công suꢄt ñꢁng cơ cho nhꢃng truyꢅn ñꢁng không ñiꢅu chꢊnh tꢋc ñꢁ
ðꢍ chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ, chúng ta cꢅn phꢏi biꢈt ñꢀ thꢟ phꢊ tꢏi MC(t) và PC(t) ñã quy
ñꢝi vꢌ trꢊc ñꢁng cơ và giá trꢟ tꢄc ñꢁ yêu cꢅu.
Tꢠ biꢍu ñꢀ phꢊ tꢏi, ta tính chꢋn sơ bꢁ ñꢁng cơ theo công suꢑt; tra ꢗ trong sꢝ tay tra cꢐu
ta có ñꢅy ñꢉ tham sꢄ cꢉa ñꢁng cơ. Tꢠ ñó tiꢈn hành xây dꢂng ñꢀ thꢟ phꢊ tꢏi chính xác (trong
các chꢈ ñꢁ tĩnh, khꢗi ñꢁng và hãm).
Dꢂa vào ñꢀ thꢟ phꢊ tꢏi chính xác, tiꢈn hành kiꢍm nghiꢃm ñꢁng cơ ñã chꢋn.
4.4.1 Chꢉn công suꢄt ñꢁng cơ làm viꢂc dài hꢆn
ðꢁng cơ làm viꢃc ꢗ chꢈ ñꢁ dài hꢓn ñưꢒc ñóng ñiꢃn liên tꢊc. Phꢊ tꢏi cꢉa ñꢁng cơ có thꢍ
là phꢊ tꢏi dài hꢓn không ñꢝi hoꢙc phꢊ tꢏi dài hꢓn biꢈn ñꢝi.
a) Phꢉ tꢌi dài hꢈn không ñꢍi hoꢋc thay ñꢍi rꢎt ít:
ðꢁng cơ cꢅn chꢋn phꢏi có công suꢑt ñꢟnh mꢐc không nhꢖ hơn công suꢑt phꢊ tꢏi Pñm ≥ Pc
và ωñm phù hꢒp vꢕi tꢄc ñꢁ yêu cꢅu. Thông thưꢚng cꢅn chꢋn :
Pñm = (1÷1,3)Pc.
Trong trưꢚng hꢒp này viꢃc kiꢍm nghiꢃm ñꢁng cơ ñơn giꢏn: Không cꢅn kiꢍm nghiꢃm
quá tꢏi vꢌ mômen, nhưng cꢅn phꢏi kiꢍm nghiꢃm ñiꢌu kiꢃn khꢗi ñꢁng và phát nóng.
P
M
c
c
M
M
2
2
M
4
M
6
M
P
M
M
1
c
1
c
M
3
M
5
t
0
t1 t2 t3
tn to t1
tck
t
0
a)
b)
Hình 4.4 - ðꢀ thꢟ phꢊ tꢏi: a) Phꢊ tꢏi dài hꢓn không ñꢝi; b) Phꢊ tꢏi dài hꢓn biꢈn ñꢝi.
b) Phꢉ tꢌi dài hꢈn biꢇn ñꢍi:
ðꢍ chꢋn ñưꢒc ñꢁng cơ phꢏi xuꢑt phát tꢠ ñꢀ thꢟ phꢊ tꢏi tính ra giá trꢟ trung bình cꢉa
mômen hoꢙc công suꢑt.
n
n
M t
Pt
∑
∑
i
i
i
i
0
0
Mtb =
,
P =
tb
n
n
t
t
∑
∑
i
i
0
0
ðꢁng cơ chꢋn phꢏi có:
Mñm = (1÷1,3)Mtb hoꢙc Pñm = (1÷1,3)Ptb.
ðiꢌu kiꢃn kiꢍm nghiꢃm: kiꢍm nghiꢃm phát nóng, quá tꢏi vꢌ mômen và khꢗi ñꢁng.
ðiꢌu kiꢃn quá tꢏi:
Mñm.kM ≥ Mc.max
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
76
ðiꢌu kiꢃn mꢗ máy:
Mñm.kmm ≥ Mco
4.4.2 Chꢉn công suꢄt ñꢁng cơ làm viꢂc ngꢌn hꢆn
Trong công nghiꢃp, ngưꢚi ta chꢈ tꢓo ra các loꢓi ñꢁng cơ chuyên dꢊng ñꢍ phꢊc vꢊ ꢗ chꢈ
ñꢁ ngꢡn hꢓn vꢕi các thꢚi gian làm viꢃc tiêu chuꢎn là 15, 30, 60 và 90 phút.
Khi chꢋn ñꢁng cơ làm viꢃc ꢗ chꢈ ñꢁ ngꢡn hꢓn có thꢍ sꢘ dꢊng ñꢁng cơ dài hꢓn hoꢙc sꢘ
dꢊng ñꢁng cơ chuyên dùng cho chꢈ ñꢁ làm viꢃc ngꢡn hꢓn. Phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn có thꢍ là phꢊ tꢏi
ngꢡn hꢓn không ñꢝi hoꢙc phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn biꢈn ñꢝi.
a) Chꢏn ñꢃng cơ dài hꢈn làm viꢁc vꢐi phꢉ tꢌi ngꢊn hꢈn:
Trong trưꢚng hꢒp không có ñꢁng cơ chuyên dꢊng cho chꢈ ñꢁ ngꢡn hꢓn, ta có thꢍ chꢋn
các ñꢁng cơ thông thưꢚng chꢓy dài hꢓn ñꢍ làm viꢃc trong chꢈ ñꢁ ngꢡn hꢓn. Nꢈu chꢋn ñꢁng cơ
dài hꢓn theo phương pháp thông thưꢚng có Pñm = (1÷1,3)Pc thì khi làm viꢃc ngꢡn hꢓn trong
khoꢏng thꢚi gian tlv nhiꢃt ñꢁ ñꢁng cơ mꢕi tăng theo ñưꢚng 1 tꢕi nhiꢃt ñꢁ τ1 ñã nghꢔ làm viꢃc
và sau ñó hꢓ nhiꢃt ñꢁ theo ñưꢚng 2 ñꢈn nhiꢃt ñꢁ môi trưꢚng τmt.
P
Rõ ràng viꢃc này gây lãng phí vì không
P
c
tꢇn dꢊng hꢈt khꢏ năng chꢟu nhiꢃt (tꢕi nhiꢃt ñꢁ
τôñ) cꢉa ñꢁng cơ.
Vì vꢇy khi dùng ñꢁng cơ dài hꢓn ñꢍ làm
viꢃc ꢗ chꢈ ñꢁ ngꢡn hꢓn, cꢅn chꢋn công suꢑt
ñꢁng cơ nhꢖ hơn ñꢍ ñꢁng cơ phꢏi làm viꢃc
quá tꢏi trong thꢚi gian ñóng ñiꢃn tlv. ðưꢚng
cong tăng nhiꢃt ñꢁ khi quá tꢏi sꢛ là ñưꢚng 3.
ðꢁng cơ sꢛ tăng nhiꢃt ñꢁ nhanh hơn nhưng
khi kꢈt thúc thꢚi gian làm viꢃc, nhiꢃt ñꢁ cꢉa
ñꢁng cơ không ñưꢒc quá nhiꢃt ñꢁ τôñ cho
phép.
t
t
0
tlv
τ
τ«'®
τ«®
τ1
3
2
1
τ
o
τmt=
0
to
ðꢍ chꢋn mꢁt ñꢁng cơ dài hꢓn làm viꢃc vꢕi phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn, ta cꢅn làm theo các bưꢕc
sau:
- Giꢏ thiꢈt mꢁt hꢃ sꢄ quá tꢏi k.
- Khi ñó, dꢂa vào công suꢑt làm viꢃc yêu cꢅu Plv ta có thꢍ chꢋn sơ bꢁ công suꢑt ñꢁng cơ
dài hꢓn sꢘ dꢊng:
ðꢄi vꢕi phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn không ñꢝi:
P
Mlv
k
lv
Pñm =
hoꢙc Mñm =
hoꢙc Mñm =
k
ðꢄi vꢕi phꢊ tꢏi biꢈn ñꢝi:
P
Mdt
k
dt
Pñm =
k
Các ñꢓi lưꢒng ñꢩng trꢟ: Pñt và Mñt ñưꢒc tính:
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
77
n
n
M 2 .t
P2 .t
j j
∑
∑
j
j
j
j
Mñt =
và Pñt =
n
n
t
t
j
∑
∑
j
j
j
- Tꢠ ñó có thꢍ xác dꢟnh sơ bꢁ thꢚi gian làm viꢃc tlv.tt cꢉa ñꢁng cơ vꢠa chꢋn.
ðꢁng cơ vꢠa chꢋn sơ bꢁ phꢏi ñáp ꢐng ñưꢒc yêu cꢅu: Phát nóng cꢉa ñông cơ ñꢓt giá trꢟ
cho phép (ñưꢚng 1):
∆P
∆P
+ ∆P
ñm
kñ.ñm bñ.ñm
∆τôñ.cf
=
=
Añm
Añm
∆Pkñ.ñm : Tꢝn thꢑt không ñꢝi ñꢟnh mꢐc.
∆Pbñ.ñm : Tꢝn thꢑt biꢈn ñꢝi ñꢟnh mꢐc.
Giá trꢟ phát nóng ꢝn ñꢟnh khi ñꢁng cơ làm viꢃc vꢕi công suꢑt Plv (làm viꢃc quá tꢏi) theo
ñưꢚng 3 là:
∆P
∆Pkñ.ñm + k2.∆P
lv
bñ.ñm
∆τ
'ôñ =
=
Añm
Añm
Xuꢑt phát tꢠ ñưꢚng cong phát nóng 3, ta có thꢍ xác ñꢟnh ñưꢒc:
lv /Tn
∆τmax
=
τôñ.cf = ∆τô' ñ (1− e−t
)
∆P
kñ.ñm
- ðꢙt
γ
=
, sau khi biꢈn ñꢝi ta có:
∆P
bñ.ñm
γ
+1
tlv /Tn
Mlv = Mñm
−
γ
(*)
1− e−
Giá trꢟ Mlv tìm ñưꢒc ꢗ trên không ñưꢒc vưꢒt quá giá trꢟ cho phép theo ñiꢌu kiꢃn vꢌ quá
tꢏi mômen cꢉa ñꢁng cơ.
Tꢠ biꢍu thꢐc (*) ꢗ trên có thꢍ tìm ñưꢒc thꢚi gian làm viꢃc, trong thꢚi gian này, ñꢁng cơ
có thꢍ làm viꢃc vꢕi mômen làm viꢃc Mlv:
Mñ2m
Tn Ml2v − Mñ2m
.
Mlv
1
tlv.tt
=
.
- Viꢃc tính chꢋn ñó ñưꢒc lꢙp ñi lꢙp lꢓi nhiꢌu lꢅn sao cho thꢚi gian làm viꢃc tính toán tlv.tt
phù hꢒp vꢕi thꢚi gian làm viꢃc ngꢡn hꢓn yêu cꢅu tlv.yc. Nꢈu tlv.tt lꢕn hơn (hay nhꢖ hơn) thꢚi
gian làm viꢃc ngꢡn hꢓn yêu cꢅu tlv.yc thì phꢏi tăng (hay giꢏm) hꢃ sꢄ quá tꢏi giꢏ thiꢈt k và tính
lꢓi.
b)
Chꢏn ñꢃng cơ ngꢊn hꢈn làm viꢁc vꢐi phꢉ tꢌi ngꢊn hꢈn:
Vꢕi phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn không ñꢝi, ñꢁng cơ ñưꢒc chꢋn cꢅn thꢖa mãn ñiꢌu kiꢃn:
Mñm = (1,1
Pñm = (1,1
÷
÷
1,3).MC
1,3).PC
hoꢙc:
vꢕi thꢚi gian làm viꢃc tiêu chuꢎn bꢤng hoꢙc lꢕn hơn chút ít thꢚi gian làm viꢃc thꢂc:
Ttc ≥ tlv
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
78
Vꢕi phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn biꢈn ñꢝi, cꢅn tính mômen hoꢙc công suꢑt ñꢩng trꢟ rꢀi chꢋn ñꢁng cơ
thꢖa mãn:
Mñm = (1,1 ÷ 1,3).Mñt
Pñm = (1,1 ÷ 1,3).Pñt
vꢕi thꢚi gian làm viꢃc tiêu chuꢎn bꢤng hoꢙc lꢕn hơn chút ít tꢝng thꢚi gian làm viꢃc thꢂc:
Ttc ≥ ∑tlvi
4.4.3 Chꢉn công suꢄt ñꢁng cơ làm viꢂc ngꢌn hꢆn lꢍp lꢆi
Phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi cũng có thꢍ là không ñꢝi hoꢙc biꢈn ñꢝi. Nhiꢃt ñꢁ cꢉa ñꢁng cơ
sau mꢁt thꢚi gian sꢛ ñꢓt mꢁt giá trꢟ trung bình giꢣa 2 nhiꢃt ñꢁ τmax và τmin.
Cũng tương tꢂ như trong trưꢚng hꢒp phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn, ta có thꢍ chꢋn ñꢁng cơ dài hꢓn
làm viꢃc vꢕi phꢊ tꢏi ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi, hoꢙc chꢋn ñꢁng cơ chuyên dꢊng ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi.
Chꢏn ñꢃng cơ chuyên dꢉng làm viꢁc ꢑ chꢇ ñꢃ ngꢊn hꢈn lꢋp lꢈi:
ðꢁng cơ ngꢡn hꢓn lꢙp lꢓi, ñưꢒc chꢈ tꢓo chuyên dꢊng có ñꢁ bꢌn cơ khí cao, quán tính
nhꢖ (ñꢍ ñꢏm bꢏo chꢈ ñꢁ khꢗi ñꢁng và hãm thưꢚng xuyên) và khꢏ năng quá tꢏi lꢕn (tꢠ
2,5÷3,5). ðꢀng thꢚi ñưꢒc chꢈ tꢓo chuꢎn vꢕi thꢚi gian ñóng ñiꢃn ε% = 15%, 25%, 40% và
60%.
ðꢁng cơ ñưꢒc chꢋn cꢅn ñꢏm bꢏo 2 tham sꢄ:
Pñm chꢋn ≥ Plv
ε%ñm chꢋn phù hꢒp vꢕi ε% làm viꢃc.
Trong trưꢚng hꢒp εlv% không phù hꢒp vꢕi ε%ñm chꢋn thì cꢅn hiꢃu chꢔnh lꢓi công suꢑt
ñꢟnh mꢐc theo công thꢐc:
εlv
%
Pñm chꢋn = Plv
ε
%
dm.chon
Sau ñó phꢏi kiꢍm tra vꢌ mômen quá tꢏi, mômen khꢗi ñꢁng và phát nóng.
Chꢏn ñꢃng cơ dài hꢈn làm viꢁc ꢑ chꢇ ñꢃ ngꢊn hꢈn lꢋp lꢈi:
Trưꢚng hꢒp này, ñꢁng cơ chꢓy dài hꢓn ñưꢒc chꢋn vꢕi công suꢑt nhꢖ hơn ñꢍ tꢇn dꢊng
khꢏ năng chꢟu nhiꢃt. ðꢁng cơ chꢓy dài hꢓn ñưꢒc coi là có thꢚi gian ñóng ñiꢃn tương ñꢄi 100%
nên công suꢑt ñꢁng cơ cꢅn chꢋn sꢛ là:
εlv
%
Pñm.chꢋn = Plv
100%
4.5 Tính chꢉn công suꢄt ñꢁng cơ cho truyꢅn ñꢁng có ñiꢅu chꢊnh tꢋc ñꢁ
ðꢍ tính chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ trong trưꢚng hꢒp này cꢅn phꢏi biꢈt nhꢣng yêu cꢅu cơ
bꢏn sau:
a) ðꢙc tính phꢊ tꢏi Pyc(ω), Myc(ω) và ñꢀ thꢟ phꢊ tꢏi: Pc(t), Mc(t), ω(t);
b) Phꢓm vi ñiꢌu chꢔnh tꢄc ñꢁ: ωmax và ωmin.
c) Loꢓi ñꢁng cơ (mꢁt chiꢌu hoꢙc xoay chiꢌu) dꢂ ñꢟnh chꢋn.
d) Phương pháp ñiꢌu chꢔnh và bꢁ biꢈn ñꢝi trong hꢃ thꢄng truyꢌn ñꢁng cꢅn phꢏi ñꢟnh
hưꢕng xác ñꢟnh trưꢕc.
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
79
Hai yêu cꢅu trên nhꢤm xác ñꢟnh nhꢣng tham sꢄ Pycmax và Mycmax
.
Ví dꢊ ñꢄi vꢕi phꢊ tꢏi truyꢌn ñꢁng yêu cꢅu trong phꢓm vi ñiꢌu chꢔnh, P = hꢤng sꢄ. Ta có
công suꢑt yêu cꢅu cꢂc ñꢓi Pmax=Pñm = const, nhưng mômen yêu cꢅu cꢂc ñꢓi lꢓi phꢊ thuꢁc vào
Pdm
phꢓm vi ñiꢌu chꢔnh Mmax
=
.
ωmin
ðꢄi vꢕi phꢊ tꢏi truyꢌn ñꢁng yêu cꢅu trong phꢓm vi ñiꢌu chꢔnh M = const. Ta có công
suꢑt yêu cꢅu cꢂc ñꢓi Pmax=Mñm.ωmax
.
Hai yêu cꢅu vꢌ loꢓi ñꢁng cơ và loꢓi truyꢌn ñꢁng có ý nghĩa ñꢙc biꢃt quan trꢋng. Nó xác
ñꢟnh kích thưꢕc công suꢑt lꢡp ñꢙt truyꢌn ñꢁng, bꢗi vì hai yêu cꢅu này cho biꢈt hiꢃu suꢑt truyꢌn
ñꢁng và ñꢙc tính ñiꢌu chꢔnh Pñc(ω), Mñc(ω) cꢉa truyꢌn ñꢁng. Thông thưꢚng các ñꢙc tính này
thưꢚng phù hꢒp vꢕi ñꢙc tính phꢊ tꢏi yêu cꢅu Pyc(ω), Myc(ω).
Tuy vꢇy có trưꢚng hꢒp, ngưꢚi ta thiꢈt kꢈ hꢃ truyꢌn ñꢁng có ñꢙc tính ñiꢌu chꢔnh không
phù hꢒp chꢔ vì mꢊc ñích ñơn giꢏn cꢑu trúc ñiꢌu chꢔnh.
Ví dꢊ: ðꢄi vꢕi tꢏi P = const, khi sꢘ dꢊng ñꢁng cơ mꢁt chiꢌu, phương pháp ñiꢌu chꢔnh
thích hꢒp là ñiꢌu chꢔnh tꢠ thông kích tꢠ. Nhưng ta dùng phương pháp ñiꢌu chꢔnh ñiꢃn áp phꢅn
ꢐng thì khi tính chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ cꢅn phꢏi xét yêu cꢅu Mmax. Như vꢇy công suꢑt ñꢁng
cơ lúc ñó không phꢏi là Pñm = Pyc mà là:
ωmax
P1ñm = Mmax.ωmax
=
.Py / c = D.Py/c
ωmin
Như vꢇy công suꢑt ñꢙt sꢛ lꢕn hơn D lꢅn so vꢕi Py/c.
Mꢙt khác viꢃc tính chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ còn phꢊ thuꢁc vào phương pháp ñiꢌu chꢔnh
tꢄc ñꢁ, ví dꢊ cùng mꢁt loꢓi ñꢁng cơ như ñꢁng cơ không ñꢀng bꢁ, mꢦi phương pháp ñiꢌu chꢔnh
khác nhau có ñꢙc tính hiꢃu suꢑt truyꢌn ñꢁng khác nhau, phương pháp ñiꢌu chꢔnh ñiꢃn áp dùng
Thyristor có hiꢃu suꢑt thꢑp so vꢕi phương pháp ñiꢌu chꢔnh tꢅn sꢄ dùng bꢁ biꢈn ñꢝi Thyristor.
Vì vꢇy khi tính chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ bꢡt buꢁc phꢏi xét tꢕi tꢝn thꢑt công suꢑt ∆P và
tiêu thꢊ công suꢑt phꢏn kháng Q trong suꢄt dꢏi ñiꢌu chꢔnh.
Do vꢇy viꢃc tính chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ cho truyꢌn ñꢁng có ñiꢌu chꢔnh tꢄc ñꢁ cꢅn gꢡn
vꢕi mꢁt hꢃ truyꢌn ñꢁng cho trưꢕc ñꢍ có ñꢅy ñꢉ các yêu cꢅu cơ bꢏn cho viꢃc tính chꢋn.
4.6 Kiꢎm nghiꢂm công suꢄt ñꢁng cơ
Viꢃc tính chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ ꢗ các phꢅn trên ñưꢒc coi là giai ñoꢓn chꢋn sơ bꢁ ban
ñꢅu. ðꢍ khꢩng ñꢟnh chꢡc chꢡn viꢃc tính chꢋn ñó là chꢑp nhꢇn ñưꢒc ta cꢅn kiꢍm nghiꢃm lꢓi
viꢃc tính chꢋn ñó.
Yêu cꢅu vꢌ kiꢍm nghiꢃm viꢃc tính chꢋn công suꢑt ñꢁng cơ gꢀm có:
- Kiꢍm nghiꢃm phát nóng: ∆υ ≤ ∆υcf.
- Kiꢍm nghiꢃm quá tꢏi vꢌ mômen: Mñm.ñcơ > Mcmax
- Kiꢍm nghiꢃm mômen khꢗi ñꢁng: Mkñ. ñcơ ≥ Mc mꢗ máy
Ta thꢑy rꢤng viꢃc kiꢍm nghiꢃm theo yêu cꢅu quá tꢏi vꢌ mômen và mômen khꢗi ñꢁng có
thꢍ thꢂc hiꢃn dꢜ dàng. Riêng vꢌ yêu cꢅu kiꢍm nghiꢃm phát nóng là khó khăn, không thꢍ tính
toán phát nóng ñꢁng cơ mꢁt cách chính xác ñưꢒc (vì tính toán phát nóng cꢉa ñꢁng cơ là bài
toán phꢐc tꢓp).
GV: Lê Tiꢀn Dũng _ Bꢁ môn TðH _ Khoa ðiꢂn
80
9 trang
24880
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Hệ thống truyền động điện - Chương 4: Tính chọn công suất động cơ cho hệ truyền động điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_he_thong_truyen_dong_dien_chuong_4_tinh_chon_cong.pdf
