Tài liệu giáo trình trang bi điện , chương 6 pdf

Môn học: Điều khiển động cơ điện (Truyền động điện)

GV: Hà Xuân Hòa 1 November 15, 2007


Chương 6 TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

6.1 Khái niệm chung
6.2 Đồ thị phụ tải và phân loại chế độ làm việc của động cơ
6.3 Tính chọn công suất động cơ làm việc ở chế độ dài hạn
6.4 Tính chọn công suất động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn
6.5 Tính chọn công suất động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
6.6 Tính chọn công suất động cơ trong các hệ có điều chỉnh


6.1 Khái niệm chung
Để chọn được động cơ ta cần xét các yếu tố:
- Loại động cơ.
- Khả năng điều chỉnh và phương pháp thực hiện điều chỉnh.
- Cấp điện áp.
- Kiểu cấu tạo và loại vỏ bảo vệ.
- Cấp tốc độ định mức.
- Công suất yêu cầu,…
6.1.1 Mục đích của việc tính toán công suất động cơ
- Nếu chọn quá lớn?
- Nếu chọn quá nhỏ?
Nếu chọn đúng công suất động cơ thì t
0
max
≤ t
0

cp

t
0
cp
tuỳ cấp cách điện: A 105
0
; B 120
0
; C 130
0
.
⇒ thực chất việc tính chọn công suất động cơ là việc tính toán nhiệt độ làm
việc của động cơ khi đã cho trước công suất đòi hỏi của máy sx.
6.1.2 Sự phát nóng và nguội lạnh của động cơ điện
- Tổn thất trong động cơ:

η
η−
=∆
1
PP
c

∆P.dt = C.dτ + Aτ.dt
τ = t
0
đc
– t
0

mt
nhiệt sai của động cơ
C nhiệt dung của động cơ (j/độ)
A hệ số tản nhiệt của động cơ (W/độ)
⇒
n
T
t
odbdod
e)(
−
τ−τ+τ=τ T
n
hằng số thời gian phát nóng động cơ
T
n
= C/A [s]; τ
od
= ∆P/A [
0
C]
Môn học: Điều khiển động cơ điện (Truyền động điện)

GV: Hà Xuân Hòa 2 November 15, 2007


thời gian phát nóng động cơ: t
pn
≈ 3T
n

6.1.3 Sự phát nóng động cơ khi phụ tải thay đổi













Giá trị tổn thất công suất trong từng khoảng thời gian t
i
là:

i
i
cii
1
PP
η
η−
=∆ ⇒ τ = f(t) ⇒ τ
max
⇒ t
0
max
= τ
max
– t
0
mt

Môn học: Điều khiển động cơ điện (Truyền động điện)

GV: Hà Xuân Hòa 3 November 15, 2007


6.2 Đồ thị phụ tải và phân loại chế độ làm việc của động cơ
6.2.1 Đồ thị phụ tải?
P = f(t) hoặc M = f(t)

6.2.2 Đồ thị phụ tải tĩnh và đồ thị phụ tải toàn phần
- Đồ thị phụ tải tĩnh: “đồ thị phụ tải của máy sản xuất”
M
c
= f(t) hoặc M
c
= f(t) ⇒ biết trước
- Đồ thị phụ tải toàn phần: gồm phụ tải tĩnh, phụ tải phát sinh trong quá trình
làm việc như quá trình khởi động, dừng máy, đảo chiều, hay thay đổi tốc độ.
Từ phương trình M – M
c
= J.dω/dt = f(t): phụ tải toàn phần
⇒ phụ tải động là Jdω/dt
6.2.3 Phân loại chế làm việc động cơ
a) Chế độ dài hạn
b) Chế độ ngắn hạn
c) Chế độ ngắn hạn lặp lại
“thời gian đóng điện tương đối” TD

ck
lv
t
t
DT = %100.
t
t
D%T

ck
lv
=












t
1
t
2
t
3
t
M
1
M
2
M
3
M

Môn học: Điều khiển động cơ điện (Truyền động điện)

GV: Hà Xuân Hòa 4 November 15, 2007











6.3 Tính chọn công suất động cơ làm việc ở chế độ dài hạn
Đơn giản nhất P
c
= const ⇒ chọn P
đm
≥ P
c
.
Trình tự tính toán:
6.3.1 Lấy số liệu
- Đồ thị phụ tải tĩnh M
c
= f(t) hoặc P
c
= f(t)
- Giá trị M

cmax

- M
co
(ω=0).
- mômen quán tính J,…
6.3.2 Các bước tính chọn công suất
PP: tính tiến dần từng bước: Chọn sơ bộ ⇒ kiểm nghiệm lại ⇒ nếu không
đạt chọn lại.
a) Chọn sơ bộ công suất động cơ
G/s ta có P
c
(t) hoặc M
c
(t):
⇒ công suất, mômen trung bình
ck
ici
21
22c11c
tb.c
t
tP
...tt
...tPtP
P
∑
=
++
++

=
ck
ici
21
22c11c
tb.c
t
tM
...tt
...tMtM
M
∑
=
++
++
=
⇒ chọn sơ bộ công suất động cơ:
P
đm
= (1,1÷1,3)P
c.tb

M
đm
= (1,1÷1,3)M
c.tb

Môn học: Điều khiển động cơ điện (Truyền động điện)

GV: Hà Xuân Hòa 5 November 15, 2007

b) Kiểm nghiệm động cơ đã chọn theo điều kiện phát nóng
- Xây dựng đồ thị phụ tải M=f(t), P= f(t)
- Các phương pháp kiểm nghiệm điều kiện phát nóng
* Phương pháp nhiệt sai
- Tính hằng số thời gian phát nóng T
n

- Xây dựng τ = f(t) ⇒ tìm τ
max

- So sánh τ
max
≤ τ
cp

* Phương pháp tổn thất trung bình
Do T
n
khó xác định ⇒ gián tiếp

Nếu coi τ
ođ
= ∆P/A thì τ
tb
= ∆P
tb
/A
Từ đồ thị phụ tải P(t), ta suy ra ∆P(t), từ đó ta xác định được:

i i
1 1 2 2
tb
1 2 ck
P t
P t P t ...
P
t t ... t
∆
∆ + ∆ +
∆ = =
+ +
∑

Mặt khác, tổn thất định mức trong động cơ đã chọn:

®m
®m ®m
®m
1
P P
− η
∆ =
η
và
®m
cp
P
A

∆
τ =
⇒ Điều kiện kiểm nghiệm phát nóng:
Động cơ đã chọn sẽ đạt yêu cầu phát nóng nếu thỏa mãn điều kiện:
∆P
tb
≤ ∆P
đm

* Phương pháp dòng điện đẳng trị
Nếu ta có I = f(t) dạng bậc thang
Tổn thất trong dây quấn động cơ trong từng t
i
là I
2
1
.t
1
, I
2
2
.t
2
,…
Ta thay thế các I
i
bằng một dòng điện đẳng trị I
đt

I

2
đt
t
ck
= I
2
1
.t
1
+ I
2
2
.t
2
+…

hay

ck
2
2
21
2
1
dt
t
...t.It.I
I
++
=

Với động cơ đã chọn, tổn thất
định mức tương ứng với I
đm
.
⇒ điều kiện kiểm nghiệm
phát nóng:
I
đt
≤ I
đm

* Phương pháp mômen đẳng trị
Nếu khi lv φ=const, thì M~I ⇒ nếu có M = f(t) ⇒ mômen đẳng trị M
đt

t
1
t
2
t
3
t
I
1
I
2
I
3
I