Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2 : TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ

CHƯƠNG 2 : TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.1.1 Quan hệ phụ thuộc theo tải trọng

Khi nâng không tải

Công suất động cơ phát ra khi nâng không tải:

2.1.2. Phụ tải tĩnh khi hạ tải

Có hai chế độ hạn tải:

- Hạ động lực

- Hạ hãm

Hạ động lực thực hiện khi tải trọng nhỏ. Khi đó momen do tải trọng gây ra không

đủ để thắng ma sát trong cơ cấu. Máy điện làm việc ở chế độ động cơ.

Hạ hãm thực hiện khi hạ tải trọng lớn. Khi đó, momen do tải trọng gây ra rất lớn.

Máy điện phải làm việc ở chế độ hãm để giữ cho tải trọng hạ với tốc độ ổn định ( hạ

khơng có gia tốc ).

Gọi momen trên trục động cơ do tải trọng gây ra khơng có tổn thất là Mt thì:

(1)

Khi hạ tải trọng, năng lượng được truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyền

động nên:

Trong đó:

: momen trên trục động cơ khi hạ tải

: tổn thất momen trong cơ cấu truyền động

:hiệu suất cơ cấu khi hạ tải

Nếu

: hạ hãm

: hạ động lực

Coi tổn thất trong cơ cấu nâng hạ khi nâng tải và hạ tải là như nhau thì:

(2)

Do đó:



So sánh (1) và (2) ta có:

Đối với những tải trọng tương đối lớn (ta có , Mh > 0. Điều này có nghĩa là

momen động cơ ngược chiều với momen phụ tải. Động cơ làm việc ở chế độ hạ hãm.

Khi tải trọng tương đối nhỏ () thì ηh < 0, , momen động cơ cùng chiều với momen

phụ tải. Động cơ làm việc ở chế độ hạ động lực.

Momen hạ khơng tải:

8



Do đó cơng suất động cơ khi hạ có tải và khơng tải:



2.2 Tính chọn động cơ

Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ

- Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ rôto lồng sóc; so với động cơ

một chiều thì động cơ khơng đồng bộ có giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc

chắn. Ngồi ra động cơ khơng đồng bộ có thể dùng trực tiếp lưới điện xoay

chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo.

-



Nhược điểm: điều chỉnh tốc độ và khống chế các q trình q độ khó khăn;

riêng với động cơ rơto lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu hơn so với động

cơ điện một chiều.



Động cơ điện một chiều

-



Ưu điểm: khả năng chịu quá tải lớn, có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, cấu

trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều

chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.



Nhược điểm: so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một chiều

cùng cỡ thì giá thành đắt hơn, do cấu tạo có hệ thống chổi than cổ góp nên việc bảo

dưỡng phải thường xuyên hơn.

Kết luận : Từ những phân tích nêu trên em chọn loại động cơ xoay chiều khơng

đồng bộ vì những ưu điểm cấu tạo đơn giản,vận hành tin cậy và chắc chắn và đặc biệt

là có thể dùng trực tiếp lưới xoay chiều ba pha

2.2.1. Lựa chọn các thông số

+ Các thơng số

Trọng lượng của tải trọng:

G= 500 kg

Trọng lượng móc câu :

=50 kg

Chiều cao nâng tải:

h= 10m

Tốc độ nâng tải:

=

Tốc độ hạ tải:

Chế độ làm việc:

Chế độ trung bình

+ Lựa chọn các thông số:

Do hệ thống làm việc ở chế độ trung bình nên chọn các thơng số cần

thiết cho tính tốn như sau:

Hiệu suất cơ cấu:

= 0,82

Tỉ số truyền:

i= 40

Bán kính pang nâng:

=0,25 m

9



Gia tốc cực đại khi nâng:

Bội số của hệ thống ròng rọc:



=0,5

u=2



2.2.2. Xác định phụ tải tĩnh.

+ Khi nâng có tải: =0,35

Momen trục động cơ khi nâng có tải là:

Cơng suất động cơ phát ra khi nâng có tải là:

+ Khi hạ có tải:

Momen trục động cơ khi hạ có tải là:

= 52,64 (N.m)

+ Khi nâng khơng có tải:

Momen trục động cơ khi nâng khơng tải là:

Công suất động cơ phát ra khi nâng không tải là:

Với: (

+ Khi hạ khơng có tải

Momen trục động cơ khi hạ không tải:

Công suất động cơ phát ra khi hạ khơng tải là:

+ Thời gian nâng có tải:

+ Thời gian hạ có tải:



+ Thời gian nâng,hạ khơng tải:

Vậy tổng thời gian làm việc là:

Từ kết quả trên chọn:

Momen trung bình:

Trong đó: k=(1,2 đến 1,3) hệ số phụ thuộc vào đồ thị phụ tải,tần số mở

máy,hãm máy.



10



Hình 2.2.2 Đồ thị phụ tải

Từ đồ thị phụ tải ta chọn hệ số: k=1,2

Vậy momen trung bình :



=48,3497 (N.m)

Hệ số tiếp điện tương đối:

Momen đẳng trị:

= 52,3 (N.m)

Từ các số liệu được tính tốn ở trên em chọn động cơ điện khơng đơng bộ 3 pha

dây quấn kiểu KQ112L6 tra được trong bảng đặc tính kỹ thuật động cơ của Cơng ty



11



TNHH động cơ điện Việt Hung với các số liệu như sau:



-Công suất định mức:

-Điện áp định mức:

-Dòng điện định mức:

-Tốc độ vòng quay:

-Hiệu suất:

-Hệ số cơng suất:



Pđm = 2,5 (KW)

Uđm = 220-380 (V)

Iđm = 13,7 (A)

n = 980 (vòng/phút)

µ = 82.5 %

cos = 0,74



M max

 

M

dm

-Tỷ số momen cực đại:

2,8

M kd

 

-Tỷ số momen khởi động: M dm 2

I kd

7

I dm

-Tỷ số dòng khởi động:



-Trọng lượng:

63(kg)

Động cơ điện không đồng bộ 3 pha dây quấn kiểu KQ112L6 là loại động cơ

điện không đồng bộ 3 pha kiểu kín lắp đặt kiểu chân đế, chiều cao từ chân đế đến trục

động cơ là 200(mm), kích thước lắp đặt dọc trục chân đế loại trung bình và chỉ số đối

cực của động cơ là 2p=2 (p=1).

12



Hình 2.2.1b Động cơ khơng đồng bộ 3pha kiểu KQ112L6

2.2.3 Tìm hiểu về động cơ khơng đồng bộ 3 pha dây quấn kiểu KQ112L6

2.2.3.1 Cấu tạo



Hình 2.2.3.1 a,Cấu tạo của động cơ khơng đồng bộ

Phần tĩnh ( stato)



Hình 2.2.3.1b Stato máy điện không đồng bộ

13



- Vỏ máy: để cố định lõi thép và dây quấn, không dùng làm mạch dẫn

từ.Thường làm bằng gang hay thép tấm hàn lại

- Lõi thép: là phần dẫn từ,được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,350,5mm ép lại

Phần quay ( Roto)



Lõi thép: dẫn từ, làm bằng những lá thép kỹ thuật điện, phía ngồi có xẻ rãnh.

Dây quấn:

Roto dây quấn: quấn giống stato.

2.2.3.2 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ 3 pha dây quấn

kiểu KQ112L6

Khi ta cho dòng điện ba pha tần số vào dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay

với tốc độ



n1 



60.f1

p . Từ trường quay cắt các thanh dẫn của dây quấn roto và cảm ứng



nên sức điện động e2 . Vì vậy dây quấn roto nối kín mạch nên sức điện động cảm ứng

sẽ sinh ra dòng điện I 2 trong các thnah dẫn roto.Dòng điện I 2 trong từ trường chịu tác

động của lực điện từ F và sinh ra moment quay làm roto quay với tốc độ n.

- Các thông số định mức của động cơ không đồng bộ 3 pha dây quấn kiểu

KQ112L6

Momen định mức ở đàu trục của động cơ là:

M đm 



Pđm

Pđm

2,5.1000





 24,36( N .m)

2 .980

đm 2 .n đm

60

60



Dòng điện định mức là:

I đm 



Pđm

2,5.1000



 6, 2( A)

3.U1. .cos 3.220.0,825.0, 74



( Với U1 là điện áp pha)

Tốc độ đồng bộ:



14



� 60. f 60.50

n



 3000  vòng / phút 



p

1





�   2 f1  2 .50  100 (rad / s )

1



p

1



Hệ số trượt định mức:

S đm 



-



n  nđm 3000  980



 0.6733

n

3000



Đặc tính cơ của động cơ

Phương trình đặc tính cơ:

Theo lý thuyết máy điện, khi coi động cơ và lưới điện là lý tưởng, nghĩa là ba



pha của động cơ đối xứng, các thông số dây quấn như điện trở và điện kháng không

đối, tổng trở mạch từ hóa khơng đổi, bỏ qua tổn thất ma sát và tổn thất trong lõi thép

và điện áp lưới hồn tồn đối xứng.

Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ biểu diễn mối quan hệ giữa

momen quay và tốc độ của động cơ có dạng:



M



3U12 R '2

2





R '2 � 2 �

so �

R1 



� X nm �

s















U1



Trị số hiệu dụng của điện áp pha (V)



X nm



Điện kháng ngắn mạch

Với



-



X1, X 2



Điện kháng



R1 , R2



Điện trở



Đường đặc tính cơ:



15



X nm  X 1  X 2



 Nm 



Với những giá trị khác nhau, phương trình cho những giá trị của M. Đường biểu

diễn M= f(s) trên trục tọa độ, đó là đường đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều

khơng đồng bộ ba pha.



Hình 2.2.3.2 Đường đặc tính cơ của động cơ khơng đồng bộ 3 pha

Đường đặc tính cơ có điểm cực trị gọi là điểm tới hạn K. Tại điểm đó:



dM

0

ds

Giải phương trình ta có:



sth  �



R2

R12  X nm 2



Thay vào phương trình đặc tính cơ ta có:



M th 



3U12

2

2o (R1 � R12  X nm

)



Vì ta đang xem xét trong giới hạn 0 ≤ s ≤ 1 ( chế độ động cơ ) nên giá trị s th và

Mth của đặc tính cơ trên hình ứng với dấu (+).

Đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều KĐB là một đường cong phức tạp có

hai đoạn AK và BK, phân bởi điểm tới hạn K. Đoạn AK gần thẳng và cứng. Trên đoạn

này momen động cơ tăng khi tốc độ giảm và ngược lại. Do vậy động cơ làm việc trên

đoạn này sẽ ổn định. Đoạn BK cong với độ dốc dương. Trên đoạn này động cơ làm

việc không ổn định.

  0  s  1

Trên đường đặc tính cơ tự nhiên, điểm B ứng với tốc độ



momen mở máy:

16



3U12 R '2

M mm 

' 2

2

o �

�(R1  R 2 )  X nm �



Điểm A ứng với momen cản bằng 0 ( Mc = 0 ) và tốc độ đồng bộ:



o 



2f1

p



CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

3.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha

Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ như:

- Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch roto Rf

- Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp stato

- Điều chỉnh bằng cách thay đổi số đôi cực từ

- Điều chỉnh bằng cuộn kháng bão hòa

- Điều chỉnh bằng cách điều chỉnh cơng suất trượt

- Điều chỉnh bằng cách thay đổi tần số nguồn f1

Trong các phương pháp trên thì phương pháp điều chỉnh bằng cách thay đổi tần

số cho phép điều chỉnh cả momen và tốc độ với chất lượng cao nhất, đạt đến mức độ

tương đương như điều chỉnh động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện áp phần

ứng. Ngày nay các hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ điều chỉnh tần số

đang ngày càng phát triển. Sau đây xin trình bày phương pháp điều chỉnh động cơ

không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số nguồn f1.

1. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần số nguồn.

Như ta đã biết, tốc độ đồng bộ của động cơ phụ thuộc vào tần số nguồn và

số đôi cực từ theo công thức:



o 



2f1

p



Mà ta lại có, tốc độ của roto động cơ quan hệ với tốc độ đồng bộ theo công

Công thức



  o (1  s)

Do đó bằng việc thay đổi tần số nguồn f 1 hoặc thay đổi số đôi cực từ có thể điều

chỉnh được tốc độ của động cơ không đồng bộ. Khi động cơ đã được chế tạo thì số đơi

cực từ khơng thể thay đổi được do đó chỉ có thể thay đổi tần số nguồn f 1. Bằng cách

thay đổi tần số nguồn có thể điều chỉnh được tốc độ của động cơ. Nhưng khi tần số

giảm, trở kháng của động cơ giảm theo ( X=2πfL ). Kết quả là làm cho dòng điện và từ

thông của động cơ tăng lên. Nếu điện áp nguồn cấp khơng giảm sẽ làm cho mạch từ bị

bão hòa và động cơ không làm việc ở chế độ tối ưu, khơng phát huy được hết cơng

17



suất. Vì vậy người ta đặt ra vấn đề là khi thay đổi tần số cần có một luật điều khiển nào

đó sao cho từ thông của động cơ không đổi. Từ thông này có thế là từ thơng stato Φ 1,

từ thơng của roto Φ2, hoặc từ thơng tổng của mạch từ hóa Φµ. Vì momen động cơ tỉ lệ

với từ thơng trong khe hở từ trường nên việc giữ cho từ thông khơng đổi cũng làm giữ

cho momen khơng đổi. Có thể kể ra các luật điều khiển như sau:

- Luật U/f không đổi: U/f = const

- Luật hệ số quá tải khơng đổi: λ = Mth/Mc = const

- Luật dòng điện không tải không đổi: Io = const

- Luật điều khiển dòng stato theo hàm số của độ sụt tốc: I1 = f(Δω)

2. Phương pháp điều chỉnh U/f = const

Sức điện động của cuộn dây stato E 1 tỷ lệ với từ thông Φ1 và tần số f1 theo

biều thức:

& &

&f  U

E&  K

IZ

1



1 1



1



1



1



Từ (1-14) nếu bỏ qua trên tổng trở stato Z1, ta có E1 ≈ U1, do đó:



1  K



U1

f1



Như vậy để giữ từ thơng khơng đổi ta cần giữ tỷ số U 1/f1 không đổi. Trong phương

pháp U/f = const thì tỷ số U 1/f1 được giữ không đổi và bằng tỷ số này ở định mức. Cần

lưu ý khi momen tải tăng, dòng động cơ tăng làm tăng sụt áp trên điện trở stato dẫn

đến E1 giảm, nghĩa là từ thông động cơ giảm. Do đó động cơ khơng hồn tồn làm việc

ở chế độ từ thơng khơng đổi.

Ta có cơng thức tính momen cơ của động cơ như sau:

M



3U12 R '2 / s

R '2 2

0 [(R 1  )  (X1  X 2' ) 2 ]

s



Và momen tới hạn:



M th 



3U12

20 (R1  R12  (X1  X '2 ))



Khi hoạt động ở chế độ định mức:



M dm 



M thdm 



2

3U1dm

R '2 / s

R '2 2

0dm [(R1  )  (X1dm  X '2dm )2 ]

s



2

3U1dm



20dm (R1  R12  (X1dm  X '2dm ) 2 )



Ta có cơng thức sau:



U1 U1dm

U

f



� 1  1 a

f1

f1dm

U1dm f dm

Với f1 – là tần số làm việc của động cơ, f1dm – là tần số định mức. Theo luật

18



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2 : TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×