ĐIỀU CHỈNH tốc độ TRONG TRUYỀN ĐỘNG điện và CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG cơ điện

ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN VÀ CHỌN
CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN
CHƯƠNG III ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
I. Khái niệm:
-Để điều chỉnh tốc độ thì chúng ta điều chỉnh tỷ số truyền (cơ khí) mà tốc độ
của động cơ như cũ.
-Điều chỉnh tốc độ của động cơ điện chính là tạo ra các đặc tính cơ của phụ
tải với tốc độ mong muốn.
II. Các chỉ tiêu chọn lựa phương pháp điều chỉnh
-Độ cứng của ĐTC điều chỉnh:
-Độ bằng phẳng khi điều chỉnh
(độ êm khi điều chỉnh, độ tĩnh)
-Độ cứng đánh giá bởi 2 cấp tốc độ kề nhau.
ϕ = ≈ 1 [<1, >1]
-Với mắt thường không phân biệt được nếu ϕ ≠ 1 nhiều, thì người ta gọi là
điều chỉnh thô, nhảy cấp.
-Phạm vi điều chỉnh:
Là tỷ số giữa tốc độ lớn nhất và tốc độ bé nhất mà phương pháp điều
chỉnh đó có thể thỏa mãn được
D=
* Hướng điều chỉnh:
Nói lên phương pháp điều chỉnh đó, nó sẽ cho chúng ta tốc độ mới, sẽ
lớn hơn, hoặc nhỏ hơn tốc độ cơ bản khi động cơ làm việc trên đường đặc
tính tự nhiên.


* Tính kinh tế của phương pháp điều chỉnh:
Giá thành ; hiệu suất động cơ cao hoặc thấp
Phương án điều chỉnh đơn giản hoặc phức tạp và dễ thay thế.
III. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
Từ phương trình cơ bản và sơ đồ nguyên lý của động cơ điện

n=

Ta thấy có các phương pháp có thể làm thay đổi tốc độ động cơ :
- Thay đổi trị số điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ
- Thay đổi từ thông kích thích của động cơ. (Thay đổi R fk hoặc thay đổi Ikt
bằng nguồn riêng).
- Thay đổi điện áp nguồn cung cấp cho phần ứng của động cơ.
- Thay đổi sơ đồ đấu dây nguyên lý (sơ đồ rẽ mạch phần ứng động cơ).
Thực chất của phương pháp này đó là sự thay đổi có tính chất tổng hợp
các giá trị điện trở phụ trong mạch làm việc của động cơ.
Ở đây chỉ xem xét trên cơ sở các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ đối với từng
phương pháp cụ thể.
1. Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi điện trở phụ nối tiếp trong
mạch phần ứng của động cơ.
Từ dạng đặc tính cơ với 3 giá trị điện trở phụ khác nhau:
Rf = 0

: đặc tính tự nhiên

Rf1 > Rf : đặc tính nhân tạo 1
Rf2 > Rf1 : đặc tính nhân tạo 2


v1
no

H.III.4. Dạng đặc tính cơ
Rf < Rf1 < Rf2
Mc1 : Phụ tải quạt gió
Mc2 : Phụ tải máy phát

cho điện trở
Mc3 : Phụ tải thế năng.

Rf = 0
Rf1
Mc1
Mc2

Rf2
Mc3
Iư

Cho nhận xét như sau:
 Phạm vi điều chỉnh D phụ thuộc vào dạng và giá trị của phụ tải.
 Đặc tính cơ khí điều chỉnh mềm hơn đặc tính cơ tự nhiên, giá trị điện trở
phụ Rf càng lớn thì β càng giảm, và độ ổn định tốc độ của hệ thống càng
kém đi.
 Chỉ điều được những tốc độ dưới tốc độ cơ bản.
 Độ bằng phẳng K khi điều chỉnh kém vì khó thay đổi giá trị điện trở phụ
một cách vô cấp.
 Tổn hao năng lượng lớn vì dòng điện trong mạch phần ứng có giá trị lớn,
thiết bị cồng kềnh, khối lượng lớn, giá thành thiết bị cao nên vốn đầu tư
cao.
.2 Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp giảm từ thông kích thích.
n
Mc1
Mc2

Φ 2 < Φ 1 < Φ đm

M

Φ đm

Φ 1 < Φ đm


H.III.5 Họ đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ bằng giảm từ thông.
- Dạng đặc tính cơ với các loại phụ tải khác nhau.
- Nhận xét phương pháp.
 Phạm vị điều chỉnh D phụ thuộc vào dạng phụ tải và cả giá trị phụ tải.
Ngoài ra D còn phụ thuộc cả vào các yếu tố về độ bền cơ khí, quá trình
phát nhiệt do dòng điện phần ứng tăng làm xấu quá trình đảo chiều, thông
thường D có giới hạn hẹp.
 Độ cứng β giảm nhanh khi điều chỉnh và thường nhỏ hơn β tự nhiên,
gây nên sự hạn chế phạm vi điều chỉnh D.
 Có thể và thường dùng để điều chỉnh tốc độ trên tốc độ cơ bản.
 Độ bằng phẳng K khá cao vì điện trở điều chỉnh R kt có công suất nhỏ,
chỉ dùng điều chỉnh dòng kích từ nên dễ dàng trong việc thay đổi trị số
điện trở của mỗi cấp điều chỉnh.
 Tổn hao năng lượng ít, thiết bị có kích thước nhỏ, vốn đầu tư thấp.
.3. Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp rẽ mạch phần ứng.
- Dạng đặc tính cơ với các loại phụ tải khác nhau.
- Nhận xét phương pháp:
 phương pháp phức tạp vì thường phải điều chỉnh đồng thời cả R f và Rs
trong mạch phần ứng.
 Tổn hao năng lượng lớn.
 Có thể tạo ra những đường đặc tính có tốc độ thấp nhưng có độ cứng β
tương đối cao, mặc dù vẫn nhỏ hơn độ cứng β trong đặc tính tự nhiên.
 Thường dùng cho các hệ thống có yêu cấu dừng chính xác.

4. Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi điện áp nguồn cung cấp.


- Dạng đặc tính cơ tổng quát với các loại phụ tải khác nhau.
- Nhận xét phương pháp tổng quát:
 Để thay đổi điện áp đặt lên phần ứng động cơ có thể dùng các bộ nguồn
có điều chỉnh .
 Hệ thống máy phát động cơ.
 Các bộ chỉnh lưu có khống chế.
 Các bộ khuếch đại từ có van một chiều . . .
 Chỉ điều chỉnh dưới tốc độ cơ bản và có thể đảo chiều quay động cơ
nhẹ nhàng.
 Độ cứng đặc tính cơ tương đối cao, có khả năng tạo ra đặc tính cơ có
độ cứng tuyệt đối cứng nếu dùng các khâu phản hồi.
 Phương pháp có thể nâng cao chất lượng trong điều chỉnh và mở rộng
phạm vi điều chỉnh nhờ các hệ thống phát triển nhằm ổn định hóa tốc độ.
 Đây là phương pháp phổ biến trong các hệ thống truyền động điện hiện
đại.
III.MỘT SỐ HỆ THỐNG THÔNG DỤNG ĐỂ MỞ RỘNG PHẠM VI
ĐIỀU CHỈNH VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TỐC ĐỘ ĐỐI VỚI
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU :
1. Hệ thống máy phát động cơ có máy phát kích từ độc lập.
2. Hệ thống máy phát động cơ có máy điện khuếch đại tự kích.
3. Hệ thống máy phát động cơ có máy điện khuyếch đại từ trường ngang :
4. Hệ thống máy phát động cơ có đặc tính máy xúc :
5. điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các hệ thống có khuếch đại từ.
6. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các hệ thống chỉnh lưu có điều khiển :
7. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng bộ biến tần (nghịch lưu) :

IV. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ:
1. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cuộn kháng bão hòa.
* Từ các biểu thức :
Mt =
St = R2' /Xn
* Ta thấy rằng nếu thêm điện kháng phụ vào mạch Stator ta sẽ có :
Mt =
St =
Như vậy , khi tha đổi trị số điện kháng phụ (X f) sẽ làm giá trị moment
tớii hạn và độ trượt tới hạn của động cơ đều thay đổi và nhờ đó làm thay
đổi tốc độ của động cơ.
Để có thể thay đổi trị số điện kháng phụ trong 1 phạm vi rộng và
bằng phẳng người ta sử dụng các cuộn kháng bảo hòa.
2. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi số đôi cực từ.
no = và n = no (1 – S)
Khi thay đổi số đôi cực từ p sẽ làm n o thay đổi và do đó sẽ làm thay đổi tốc
độ động cơ n.
Muốn thay đỏi số đôi cực P người ta thay đổi cách nối trong cuộn dây stator
của động cơ. Thực chất là làm thay đổi chiều dòng điện đi trong các bối dây
của mỗi pha Stator động cơ
a/ Đổi nối từ hình sao 8 cực (Hình Y với p = 4) sang hình Y 4 cực với p =
2:


+ Ta có :
- Tốc độ động cơ : noy4 = 2noy8
- Moment sinh ra của động cơ :
My4 =
* Công suất của động không thay đổi Py8 = Py4
b/ Đổi nối từ hình sao 8 cực sang hình sao kép 4 cực :

Ta có :
Tốc độ của động cơ : noyy4 = 2noy8
Moment động cơ M2y4 = My8
Công suất của động cơ Pyy4 = 2Py8
Do đó, phương pháp này thường dùng cho hệ thống truyền động có yêu cầu
moment là hằng số trong quá trình điều chỉnh tốc độ.
c/ Đổi nối từ đấu hình Y kép (hình 2Y với p = 2) sanh đấu hình tam giác 8
cực (hình tam giác với p = 4):
+ Ta có :
CosϕYY = Cosϕ∆
- Ta sẽ có : PYY = 2/ * P∆ = 1,15 P∆
- Tốc độ động cơ sẽ là : noYY4 = 2no∆8
- Moment động cơ, trong trường hợp nếu coi PYY ≈ P∆ :
MYY = 1/2 M∆
3/ Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn cung
cấp :
4/ Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng phương pháp xung :
CHƯƠNG IV :


CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN
I/ Khái niệm :
- Nếu ta chọn Pđc < Pyc thì động cơ sẽ bị quá tải, nóng , tuổi thọ giảm. Nếu
quá tải lớn thì động cơ sẽ bị cháy.
- Nếu ta chọn Pđc > Pyc thì động cơ sẽ bị non tải hiệu suất thấp….
II/ Phân loại chế độ làm việc của động cơ :
- Chế độ làm việc dài hạn.
- Chế độ làm việc ngắn hạn.
- Chế độ ngắn hạn lặp lại.
III/ Các phương pháp chọn công suất động cơ :

 Kiểm tra điều kiện phát nóng
1/ Moment đăng trị :
Mđt =
2/ Công suất đẳng trị :
Ta có P = Mn/ 9550
Hay :

Pđt =

3/ Dòng điện đẳng trị :
Iđt =


4/ Hệ số đóng điện tương đối :
ε% =
III/ Chọn công suất động cơ ở chế độ dài hạn :
1/ Động cơ có phụ tải dài hạn không đổi :
- Dựa vào sổ tay kỹ thuật chọn động cơ có công suất thỏa mãn điều kiện sau
:
Pđm ≥ Pc
+ Ta chọn : Pđm = (1,1 - 1,2)Pc
2/ Chọn động cơ cho phụ tải dài hạn biến đổi :
Trong trường hợp này động cơ được đóng điện trong thời gia
dài,nhưng trong thời gian đó phụ tải của động cơ luôn biến đổi.
Đối với chế độ làm việc này việc tính toán để chọn công suất động cơ
được kiểm tra theo 2 điều kiện phát nóng và quá tải.
IV/ Chọn công suất động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn :
1/ Chọn công suất động cơ dài hạn phục vụ cho phụ tải ngắn hạn:
* Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện sau :
Pđm ≥ Pcn/ ε

+ Trong đó :
- ε là hệ số quá tải cơ khí : ε = Icn/Iđm = Pcn/Pđm
2/ Chọn công suất động cơ ngắn hạn phục vụ cho phụ tải ngắn hạn:
a/ Chọn công suất động cơ khi phụ tải ngắn hạn không đổi :
+ Ta chọn động cơ có công suất thỏa mãn điều kiện :
Pđm ≥ Pcn
* Thường chọn :

Pđm = (1,1 -1,2)Pcn

b/ Chọn công suất động cơ khi phụ tải ngắn hạn biến đổi :


* Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện sau :
Pđm ≥ Pđt
* Thường chọn :

Pđm = (1,1 - 1,2)Pđt

+ Trong đó :
- Pđt : là phụ tải đẳng trị về nhiệt so với phụ tải thực tế biến đổi trong thời
gian làm việc.
V/ Chọn công suất ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại :
1/ Chọn công suất động cơ khi hệ số đóng điện tương đối của phụ tải bằng
hoặc gần bằng hệ số đóng điện tiêu chuẩn của động cơ εpt ≈ εđc :
a/ Khi phụ tải ngắn hạn lặp lại có trị số không đổi :
+ Trong trường hợp này động cơ được chọn theo điều kiện :
Pđm ≥ Pcnl
b/ Khi phụ tải ngắn hạn lặp lại có trị số biến đổi đều :
- Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện :

Pđm ≥ Pcnlđt
c/ Khi phụ tải ngắn hạn lặp lại có trị số biến đổi không đều :
- Phụ tải đẳng trị được xác định :
Pcnlđt =
- Hệ số đóng điện tương đối của phụ tải lúc này sẽ là :
ε% =
* Với m là số chu kỳ khảo sát để xác định Pcnlđt
* Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện :
Pđm ≥ Pcnlđt


2/ Chọn công suất động cơ khi hệ số đóng điện tương đối của phụ tải khác
hệ số đóng điện tiêu chuẩn của động cơ εpt # εđc :
a/ Qui đổi công suất định mức của động cơ với εđc theo hệ số đóng điện
tương đối của phụ tải :
* Ta có công suất qui đổi như sau :
Pđm = Pđm
* Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện :
Pđmqđ ≥ Pcnl
b/ Qui đổi công suất của phụ tải với εpt theo hệ số đóng điện tiêu chuẩn của
động cơ :
+ Hệ số đóng điện tương đối của động cơ như biểu thức :
Pcnlqđ = Pcnl *
+ Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện sau:
Pđm ≥ Pcnlqđ