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 t, nhng 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 t, 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 đợc động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các thông số sau: loại P (KW) I H (A) U H (V) L Ư (H) r Ư ( ) n H (Vg/Ph) GD 2 (N.m 2 ) -52 3,2 19 220 0,088 1,85 750 4 2.Chọn máy biến áp chỉnh lu. Để chọn đợc 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 : U 2ba =K n .K a .K v .U đm Trong đó: K n : Hệ số dự trữ điện áp xét tới khả năng sụt điện áp trên lới thờng lấy K n =1,1 ữ 1,5. K a : Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lu K a =1,11. K v : Hệ số dự trữ xét tới sụt áp trong máy biến áp và sụt áp trong chuyển đổi, th- ờng lấy K v =1,05. Thay số vào ta đợc: U 2ba =1,2.1,11.1,05.220=336 (v). Vậy điện áp thứ cấp của máy biến áp là 336(v). 37 b. Dòng điện thứ cấp máy biến áp: Ta có: I 2ba =K I .I H =1,11.19=21,09(A) 21(A). Trong đó: K I :Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ K I =1,11. I H :Dòng điện định mứccủa động cơ I H =19(A). c. Dòng điện sơ cấp máy biến áp: I 1ba =K ba .I 2ba = 336 380 .19=16,7999(A) d. Công suất: S= S S1 2 2 + Với: S 1 =U 1ba .I 1ba = 336.21,09 = 7086,24 (VA) S 2 = U 2ba .I 2ba = 380.16,799 = 6383,9996 (VA) S = 7086 24 6383 9996 2 , , + = 6735,1995(VA) Từ các thông số trên ta chọn máy biến áp có số liệu sau: S (KVA) U 1đm (V) U 2đm (V) I 1đm (A) I 2đm (A) U KA % U KP % 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 ngợc cực đại đặt lên van khi van khoá. Ta có: Dòng điện trung bình chảy qua Triristor tring sơ đồ: I ttb = I H 2 . ( ) ta suy ra dòng điện trung bình cực đại chảy qua van: I ttbmax = I H 2 .K m =2. I H 2 =I H =19(A) K m : Hệ số kể đến dòng điện mở máy K m =2. Dòng điện trung bình chảy qua điốt trong sơ đồ chỉnh lu: I đtb = I H 2 . ( ) + 38 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện ta suy ra dòng điện trung bình chảy qua điốt là: I đtbmax =I h .K m =2.19=38(A) điện áp ngợc cực đại đặt lên các van trong sơ đồ đều đợc tính theo công thức: U Đngmax =U Tngmax = 2. .U 2ba = 2 .336=475,18(v) Từ các số liệu tính toán trên ta phải chọn Tiristor thoả mãn các điều kiện sau: [ ] I ttb I ttbmax .K 1 =19.2=38(A) trong đó: K 1 là hệ số dự trữ dòng cho Tiristor [ ] U Tng max U T ngmax .K 2 =475,18.2=950(V) với K 2 =2 là hệ số dự trữ điện áp ngợc cho Tiristor, qua đó ta chọn đợc các Tiristor có các thông số sau:(tra sách điện tử công suất) Ký hiệu I (A ) U ng (V) U (V) t m ( à s ) t kk ( à s) I đk (A) U đk (V) I rò (mA) di dt A s à du dt V s à 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 .K 3 = 475,18.2 = 950 (V) Trong đó k 3 = 2 :Hệ số dự trữ điện áp ngợc cho Tiristor [I ĐTB ] I TBMax . K 4 = 38.2 = 76 (A). Trong đó K 4 là hệ số dự trữ dòng điện cho Điốt, từ đó ta chọn loại Điốt có thông số nh sau : Mã hiệu U ngmax (V) I (A) U(V) I dò (mA) B-200 1000 200 0,7 5 4. Tính mạch R-C Mỗi khi các van bị khoá bằng điện áp ngợc các điện tích tụ trong các lớp bán dẫn sẽ đổi ngợc hành trình, gây ra dòng điện ngợc trong khoảng thời gian rất ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngợc sẽ gây ra SĐĐ cảm ứng, có thể làm hỏng van. Vậy để bảo vệ các van tránh khỏ hiện tợng 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 = 0,6. + Xác định hằng số thời gian RC của mạch bảo vệ sử dụng H VII- 13, nối hai điểm AB bằng một đờng thẳng : Điểm A : du dt u = = 20 2 336 0 042 . , 39 Điểm B : = 0,6. Từ đó ta tìm đợc điểm C, suy ra hằng số thời gian RC = 5 à s + Xác định R, sử dụng bản H VII- 12, xuất phát từ giá trị = 0,6 ta chọn đợc T max =R/U = 0,6. Giả thiết I Max =2.I đm =2.19 = 38 (A) suy ra R = 0 6 0 6 2 336 38 7 105 , . , . . , ( ) U I Max = = R = 8 ( ). Xác định C : C = 5 8 0 625 = , ( ) à s 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 trờng 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 đợc chọn theo công thức kinh nghiệm sau: C 1 = 55 1 02 2 2 . ( ) . I K U F à . I 02 dòng điện không tải quy đổi về phía thứ cấp MBA, U 2 = 336 (v) k = 1,3 hệ số tăng cho phép. từ đó xác định đợc : C 1 = 55 0 7 1 3 1 336 1 3 . , ( , ). , = à F R 1 = 0,52. U I 2 02 2 0 52 336 0 72 356 57 = = , . , , ( ) . 6.Tính chọn cuộn kháng lọc mạch một chiều Để điện áp đa vào đợc bằng phẳng, để cho dòng điện qua động cơ đợc 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 đợc các yêu cầu sau đây Đảm bảo cho bộ chỉnh lu khi làm việc ở chế độ dòng liên tục trong phạm vi 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 (3ữ5)%I dm của động cơ. Các bớc tính toán: 40 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện L CK = 47 2 . . %. U I H . Với % là tỷ số % của I a /I H I a giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều i a của dòng điện I H thông thờng ta chọn I a = 0,005.I d =0,005.19 = 0,095. từ đó ta tính đợc : L CK = 47 366 2 3 14 5019 5 2342 . . , . . , ( ) = mH . 7. Tham số phần ứng động cơ a/Điện trở mạch phần ứng động cơ R = (r + r cf + R BA + R TX ). Trong đó : = 1,2 là hệ số quy đổi điện trở về nhiệt độ 75 0 C. r = 1,29 là điện trở mạch phần ứng. r cf = 0,55 điện trở cực từ phụ. r tx điện trở tiếp xúc chổi than và điện trở than, ta có U tx = 2 (V). R TX = U I TX H = = 2 19 0 105, ( ). R BA điện trở MBA đợc quy đổi về phía thứ cấp, đợc tính: R BA = U U K I Ka dm ba dm %. ( ) . , . . , . , ( ). 1 2 1 2 0 1380 336 380 16 7999 100 0 2915 = = Vậy : R =1,2(1,29 + 0,55 + -,2915 + 0,105) = 2,6838 ( ). b/Hằng số cấu tạo động cơ K E = C E đm = U r r r I n H u cf tx H H + + .( ). . K E = 220 1 2 1 29 0 55 0 105 19 750 0 29 + + = , .( , , , ). , . K Đ = 1 1 0 29 3 448 K E = = , , . 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 lới điện và đóng vào một điện trở R H . Tuỳ vào giá trị của R H mà thời gian hãm nhanh hay chậm. Ta chọn điện trở hãm sao cho dòng điện hãm ban đầu nằm trong giới hạn cho 41 phép I H =(2ữ2.5)Iđm động cơ. Các bớc tính toán: R + R H = E I Ucp I cp là dòng điện cực đại cho phép của phần ứng và I cp 2,5 I đm I H = I cp = E R R K R R u H E n u H + = + . 2,5 I đm Trong đó R= (1,29 + 0,55 + 0,105) = 1,945() K E =0,29 suy ra I H = 2,5 I đm =2,5.19 = 47,5 (A) vậy R H = 750 0 29 38 1 945 . , . , = 3,778 () , Lấy R H = 4(). 9. Chọn máy phát tốc Chọn máy phát tốc có số liệu sau: Mã hiệu U đm (V) I đm (A) n(v/p) R () T-100 100 0,08 750 200 Hệ số truyền của máy phát tốc k FT = U n FT FT = 100 750 =0,1333 (vg/p) Tỉ số truyền của bộ truyền i= n n FT DC = 750 750 =1 Hệ số truyền của máy phát tốc với trục động cơ 1 = k i FT = 0 1333 1 , =0,1333 Điện áp ra của MFT đợc đa vào bộ khuếch đại trung gian nên chỉ lấy một phần qua triết áp U H 8 (V) mà U H =.n vậy = 8 750 =0,010667 (v.Vg/Ph) 10. Tính hệ số khuyếch đại trung gian (KDTG) Để tính chọn đợc khối này ta phải xác định đợc hệ số khuếch đại của chúng. KDTG của cả hệ thống đợc tính theo điểm thấp nhất của đặc tính cơ vì tơng 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=K TG K Đ K trong đó K TG hệ số khuếch đại của khâu trung gian K Đ hệ số khuếch đại của động cơ 42 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện K hệ số khuếch đại của bộ biến đổi Sơ đồ khối của hệ thống: Phơng trình đặc tính của hệ thống: n= U K K I R K K K K cd TG u u TG D D . . . ) . . + 1 Độ sụt tốc ứng với đặc tính cơ thấp nhất n S n S n D x x = = . . min max 0 0 mà S n n n n n x odm odm = = . max max max 0 0 0 1 n n S o odm x max . = 1 (1) n S n S D x dm x = . ( ) 0 1 (2) mặt khác n I R K K K K u u TG D D = + . . .1 từ (1) và (2) suy ra: S n S D x dm x . ( ) 0 1 = I R K K K K u u TG D D . . . + 1 Vậy K= 1 1 1 I R K S S n u u D x x dm ( ) . (3) Với *K Đ = 3,448 K hệ số khuếch đại của bộ biến đổi đợc xác định bằng cách xây dựng đặc tính phụ tải: K= U U U U r v d dk = 43 Muốn xây dựng đặc tính phụ tải ta phải xây dựng các quan hệ Ud f Udk f Ud f Udk = = = ( ) ( ) ( ) Xét quan hệ U d =f(), từ phơng trình điện áp chỉnh lu: Ud= 2 U 2. .(1+cos)= 2 .338 . .(1+cos)=152,23 . .(1+cos) (4) Xét quan hệ U dk =f(), vì góc phụ thuộc vào điện áp U dk với các giá trị của U dk khác nhau ta có các thời điểm mở van khác nhau, giá trị góc thay đổi theo quy luật: = U dk U RCMAX = U dk U RCMAX Với U RCMAX = 10 (V) là điện áp răng ca cực đại phụ thuộc vào dung lợng C. Ta có Udk=10./ (5) cho biến thiên từ 0 đến 180 ở các hàm (4) và (5) ta vẽ đợc quan hệ U d và U dk dới đây: Để đơn giản trong tính toán và trong giới hạn cho phép ta có thể tuyến tính hoá đờng cong. Khi đó xem hệ số khuếch đại của bộ biến đổi k =const: k=tg= U U d dk = 300 16 8 9 0 76 , . =39,4 Từ biểu thức (3) thay số ta tính đợc K K= 1 0 010667 19 3 448 1 0 05 10 2 6838 0 05 750 1 , . , ( , ). . , , . =4082,2562 44 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện Vậy K TG = K K K D . , . , = = 4082,2562 39 4 3 448 30 . 45 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: n Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn với mạch từ cha bão hoà. n Các hệ số động cơ là không đổi. n 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 đờng cơ bản nh sau: 2. Xác định đặc tính tĩnh n=f(I) Phần trớc ta xây dựng đợc các đặc tính có tĩnh của động cơ: n = U K K cd HT HT . .1 + - R .K .I D u + 1 K HT a. Xây dựng đặc tính cơ cao nhất Điểm định mức A 1 ( 19,750) Điểm không tải lý tởng B 1 (0,no 1 ) Từ phơng trình (1) ta có: U cđ . K HT = n.( 1 + .K HT ) + R .K Đ .I U cđ = n K R K I K HT D u HT .( . ) . .1 + + = U cđ = 750 1 0 010667 4082 2562 2 6838 3 44819 4082 2562 .( , . , ) , . , . , + + = 8,227 (v) n 01 = U K K cd HT HT . .1 + = 8,227.4082,2562 1 0 010667 4082 2562 + , . , = 753,9 (v/f) B 1 = (o, 753,9). b. Xây dựng đặc tính cơ thấp nhất: 46 [...]... tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện nđmmin = ndm max 750 = 10 = 75 (v/f) D toạ đô A2 (19,75) Ucđ = 75.(1 + 0,010667 .40 82,2562) + 2,6838.3 ,44 8.19 40 82,2562 U cd K HT n02 = 1 + K = HT 0,86 146 .40 82,2562 1 + 0,010667 .40 82,2562 = 0,86 146 (v) = 78, 946 (v/p) B2 = (0,78, 946 ) 3 Kiểm tra chất lợng tĩnh: St% = n0 max ndm min 78, 946 75 100 = 78, 946 100% = 4, 99% n0 min Ta thấy ST% = 4, 99% < [ST%]... 78, 946 75 100 = 78, 946 100% = 4, 99% n0 min Ta thấy ST% = 4, 99% < [ST%] = 5% Do đó hệ thống đảm bảo yêu cầu về chất lợng tĩnh Trên đây là dạng của hai đờng đặc tính tĩnh Phần thứ t: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 47 . =40 82,2562 44 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện Vậy K TG = K K K D . , . , = = 40 82,2562 39 4 3 44 8 30 . 45 Phần thứ ba: Xây dựng đặc. K Đ hệ số khuếch đại của động cơ 42 Đề tài thiết kế môn học cơ sở truyền động đện điện K hệ số khuếch đại của bộ biến đổi Sơ đồ khối của hệ thống: Phơng