Tài liệu Chương 2: Các trạng thái hoạt động của động cơ điện pptx

32 566 1
  • Loading ...
1/32 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 13/12/2013, 10:15

Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 1 Chương 2 CÁC TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐIỆN 2.1 Khái niệm chung 2.2 Động điện một chiều kích từ độc lập (song song) 2.3 Động điện một chiều kích từ nối tiếp 2.4 Động điện không đồng bộ 2.5 Các đặc tính công tác của động đồng bộ 2.1 Khái niệm chung - ĐTC của máy sản xuất (tải) M c (ω) : biết trước - ĐTC của động điện M(ω): Tự nhiên/ nhân tạo - Hệ đơn vị tương đối. 2.2 Động điện một chiều kích từ độc lập (kích từ song song) 2.2.1 Sơ đồ nối dây của động một chiều kích từ độc lập và kích từ song song 2.2.2 Phương trình đặc tính (ĐTC) a) Các phương trình chính - Phương trình cân bằng điện áp phần ứng và mạch kích từ: Laplace u u ut u ut u u ut u u di u e R .i L . U E R (1 T .p).I dt = + + → = + + Laplace kt kt kt kt kt kt kt kt kt di u R .i L . U R (1 T .p).I dt = + → = + trong đó: R ut = R u +R fu ; L ut =L u +L fu ; T u = L ut /R ut ; T kt = L kt /R kt - Theo lý thuyết máy điện: a) b) Hình 2.1 Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 2 E u = k φ . ω và M = k φ .I u trong đó pN k 2 .a = π φ = c.I kt - Phương trình chuyển động: Laplace c t c t d M M J . M M J .p. dt ω − = → − = ω - Sơ đồ cấu trúc động cơ: - Trong trường hợp mạch kích từ đã xác lập: - Tốc độ quay roto: u u ut u U 1 T .p R .I k k + ω = − φ φ phương trình đặc tính cơ-điện xét quá độ ( ) u u ut 2 U 1 T .p R .M k k + ω = − φ φ phương trình ĐTC xét quá độ - Trạng thái xác lập t = ∞ hay p = 0: u fuuu I k RR k U φ + − φ =ω (2-4) Phương trình “đặc tính điện” biểu thị quan hệ ω = f(I u ) và: ( ) M. k RR k U 2 fuuu φ + − φ =ω (2-6) Phương trình “đặc tính cơ” biểu thị quan hệ ω = f(M) ut 1 R u 1 1 T .p+ t 1 J .p kt 1 R kt 1 1 T .p+ c k U u U kt E u ω φ I kt I u M M c kφ - - ut 1 R u 1 1 T .p+ t 1 J .p U u E u ω I u M M c kφ kφ - - Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 3 b) Đường đặc tính và đặc tính điện φ ≈ const ⇒ ω = f(I u ) và ω = f(M) tuyến tính - Khi I u = 0, M = 0: 0 u k U ω= φ =ω “ tốc độ không tải lý tưởng” (2-7) - Khi ω = 0: nm fuu u u I RR U I = + = “ dòng điện ngắn mạch” (2-8) và nmnm fuu u Mk.Ik. RR U M =φ=φ + = “ momen ngắn mạch ” (2-9) Từ (2-6) ta xác định được độ cứng đặc tính cơ: ( ) fuu 2 RR k d dM + φ −= ω =β (2-10) hay ( ) fuu 2 RR k d dM + φ = ω =β c) Các dạng khác của phương trình ĐTC - Dạng 1: ω = ω 0 - ∆ω (2-11) trong đó: u fuu I. k RR φ + =ω∆ (2-12) “độ sụt tốc độ” - Dạng 2: Hình 2-2 ∆ω ω 0 A M ω Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 4 M. 1 0 β −ω=ω (2-13) - Dạng 3: ( ) ω + φ − + φ= . RR k RR U .kM fuu 2 fuu u hay βω−= nm MM (2-14) - Dạng 4 (ở đơn vị tương đối) * u * * fu * u * * u * I. RRU φ + − φ =ω (2-15) ( ) * 2 * * fu * u * * u * M. RRU φ + − φ =ω (2-16) trong đó: ω * = ω / ω 0 ; U u * = U u /U đm ; φ * = φ / φ đm = k φ /k φ đm ; I u * = I u /I đm ; M* = M/M đm ; R u * = R u /R đm ; R fu * = R fu /R đm ; với dm dm dm I U R = (2-17) Ứng với M = M c (xác lập) sẽ tốc độ xác lập ω xl : I u = I c = M c /k φ : “ dòng điện tải ” 2.2.3 Đặc tính tự nhiên (R fu = 0, U u = U đm ; φ = φ đm ) - Phương trình: ( ) M k R k U 2 dm u dm dm φ − φ =ω (2-18) u dm u dm dm I k R k U φ − φ =ω (2-19) - Tốc độ không tải và độ cứng ĐTC tự nhiên: ®m o ®m U k ω = φ (2-20) ( ) u 2 dm tn R kφ =β (2-21) * u * tn R 1 =β (2-22) - Vẽ ĐTC tự nhiên từ các số liệu catalog: P đm [kW], n đm [vòng/phút], U đm [V], I đm [A], η đm , R u [ Ω ], .: 1. điểm không tải [0, ω 0 ]. 2. điểm định mức [M đm , ω đm ] hoặc [I đm , ω đm ]. 3. điểm ngắn mạch [M nm ,0] hoặc [I nm , 0]. Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 5 dm dm 0 k U φ =ω với dm dmudm dm IRU k ω − =φ dm dm dm 1000.P M ω = hoặc M đm = k φ dm .I dm = ®m nm − U I R u dm dmnm R U .kM φ= hoặc A, U. 1000.P I dmdm dm dm η = (2-23) Ωη−≈ , I U )1.(5,0R dm dm dmu (2-24) 2.2.4 Các đặc tính nhân tạo Từ phương trình (2-6): ( ) − − f − 2 U R R .M k k + ω = − φ φ (2-6) ⇒ R fư , U ư , φ thể thay đổi. a) Đặc tính nhân tạo “biến trở”: (U u = U đm , φ = φ đm ) - Phương trình: ( ) ®m − f − 2 ®m ®m U R R M k k + ω = − φ φ (2-25) ®m − f − − ®m ®m U R R .I k k + ω = − φ φ (2-26) - Tốc độ không tải: ®m 0 0.tn ®m U const k ω = ω = = φ (2-27) - Độ sụt tốc độ ở M c hay I c : ( ) − f − − f − c c c f − 2 ®m ®m R R R R .M .I ~ R k k + + ∆ω = = φ φ (2-28) ( ) ( ) − f − c c c c.tn c.Rf 2 2 ®m ®m R R .M .M k k ∆ω = + = ∆ω + ∆ω φ φ 1 2 3 I M ω ω 0 0 I nm M nm ω đm I đm M đm Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 6 - Độ cứng ĐTC: ( ) 2 ®m tn − f − f − k 1 ~ R R R φ β = + (2-29) - Dòng điện ngắn mạch: ®m nm − f − f − U 1 I ~ R R R = + (2-30) - Momen ngắn mạch: nm ®m nm f − 1 M k .I ~ R = φ (2-31) Tăng R fư …. b) Đặc tính nhân tạo khi thay đổi điện áp phần ứng U ư : (R fư = 0, φ = φ đm ) - Phương trình: ( ) − − 2 ®m ®m U R M k k ω = − φ φ (2-32) − − − ®m ®m U R .I k k ω = − φ φ (2-33) - Tốc độ không tải: − 0 − ®m U ~ U k ω = φ (2-34) - Độ sụt tốc độ ở M c hay I c : TN, R fư =0 NT, R fu ∆ω c.tn ∆ω c.Rf M c ω 0 ∆ω c Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 7 ( ) − − c c c c.tn 2 ®m ®m R R .M .I const k k ∆ω = = = ∆ω = φ φ (2-35) - Độ cứng ĐTC: ( ) 2 ®m tn − k const R φ β = = β = (2-36) - Dòng điện ngắn mạch: − nm − − U I ~ U R = (2-37) - Momen ngắn mạch: − nm ®m nm ®m − − U M k .I k ~ U R = φ = φ (2-38) ⇒ Khi giảm U ư < U đm … Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 8 b) Đặc tính nhân tạo khi thay đổi từ thông φ φφ φ : (R fư = 0, U ư = U đm ) - Phương trình: ( ) ®m − 2 U R M k k ω = − φ φ (2-39) ®m − − U R .I k k ω = − φ φ (2-40) - Tốc độ không tải: ®m 0 U 1 ~ k ω = φ φ (2-41) - Độ sụt tốc độ ở M c hay I c : ( ) − c c 2 2 R 1 .M ~ k ∆ω = φ φ (2-42) - Độ cứng ĐTC: ( ) 2 2 − k ~ R φ β = φ (2-34) - Dòng điện ngắn mạch: ®m nm nm.tn − U I I const R = = = (2-30) - Momen ngắn mạch: φφ= ~I.kM nmnm (2-31) ⇒ Khi giảm φ < φ đm … Chú ý: Vì không thể tăng i kt trên giá trị định mức, nên chỉ thể tạo φ < φ đm . Do đó, các đặc tính điện nhân tạo đều vị trí cao hơn đặc tính tự nhiên; tương tự, trong vùng phụ tải Mc cho phép tốc độ trên các đặc tính nhân tạo lớn hơn tốc độ trên đặc tính tự nhiên. φ 2 < φ 1 < φ đm φ 2 < φ 1 < φ đm Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 9 * Ví dụ 1: Dựng đặc tính tự nhiên và nhận xét về dạng đặc tính của động điện một chiều kích từ song song. Số liệu cho trước: Động loại làm việc dài hạn, cấp điện áp 220V, công suất định mức 6,6kW; tốc độ định mức 2200 vòng/phút; dòng điện định mức 35A; điện trở mạch phần ứng gồm điện trở cuộn dây phần ứng và cực từ phụ: 0,26 Ω . Giải: + Dựng đặc tính tự nhiên dựa vào 2 trong 3 điểm: 1. điểm không tải [0, ω 0 ]. 2. điểm định mức [M đm , ω đm ]; hoặc [I đm , ω đm ] cho đặc tính điện tự nhiên. 3. điểm ngắn mạch [M nm ,0]; hoặc [I nm , 0] cho đặc tính điện tự nhiên. Tốc độ định mức: 3,230 55,9 2200 55,9 n dm dm ===ω [rad/s] Momen định mức: 6,28 3,230 1000.6,61000.P M dm dm dm == ω = [Nm] Như vậy ta đã xác định được điểm định mức [28,6 ; 230,3]. Từ thông động cơ: 91,0 3,230 26,0.35220 R.IU k dm udmdm dm = − = ω − =φ [Wb] Tốc độ không tải lý tưởng: 7,241 91,0 220 k U dm dm 0 == φ =ω [rad/s] Như vậy ta đã xác định được điểm không tải [0 ; 241,7]. Dòng điện ngắn mạch: 846 26,0 220 R U I u dm nm === [A] Mômen ngắn mạch: 770846.91,0I.kM nmdmnm ==φ= [Nm] Như vậy ta xác định được điểm ngắn mạch [770 ; 0]. Từ 2 điểm trong 3 điểm: điểm không tải và điểm định mức hoặc điểm ngắn mạch ta thể dựng được đặc tính như hình bên. + Đánh giá đường đặc tính cơ: - Độ sụt tốc khi tải định mức (so với tốc độ không tải lí tưởng): ∆ω c = ω 0 - ω đm = 241,7 – 230,3 = 11,4 [rad/s] %7,4%100. 7,241 4,11 %100% 0 c c == ω ω∆ =ω∆ (< 5%) - Độ cứng đặc tính tự nhiên: ( ) 18,3 26,0 91,0 R k 2 u 2 dm == φ =β [Nm.s] 1 2 3 I M ω ω 0 0 I nm M nm ω đm I đm M đm Môn học: Điều khiển động điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 10 Bài tập 2.1: Dựng đặc tính tự nhiên và nhận xét về dạng đặc tính của động điện một chiều kích từ song song. Số liệu cho trước: Động loại làm việc dài hạn, cấp điện áp 220V, công suất định mức 4,4kW; tốc độ định mức 1500 vòng/phút; hiệu suất định mức 0,85. Đáp án. 2.2.5 Các trạng thái hãm của động một chiều kích từ độc lập - Trạng thái động cơ: là trạng thái mà mômen động sinh ra hỗ trợ việc quay. Hay chiều của momen động cùng chiều với chiều của tốc độ quay. + M (I ư ) và ω cùng chiều => P = M.ω = M c .ω > 0 + Động làm việc ở các góc ¼ thứ I (ω>0; M và I > 0) và góc ¼ thứ III (ω<0; Mvà I<0). Trạng thái máy phát (hãm): là trạng thái mà mômen động sinh ra chống lại sự quay. Hay, chiều của mômen động ngược chiều với chiều của tốc độ quay. a) Hãm tái sinh ( ω > ω 0 , |U|<|E|) II I III IV Chế độ động M>0, ω >0, I>0, U>0, U>E P = M. ω >0 Pđ = U.I >0 Chế độ máy phát M<0, ω >0, I<0, U>0, U<E P = M. ω <0, Pđ = U.I<0 Chế độ máy phát M>0, ω <0, I>0, U<0, |U|<|E| P = M. ω <0, Pđ = U.I<0 Chế độ động M<0, ω <0, I<0, U<0, |U|>|E| P = M. ω >0, Pđ = U.I>0 M, I ω ωω ω I U E I I U E IV I U E II I U E III II I III IV ω ω ωω ω 0 M C M C1 A B Đ C P M.ω P đ U.I ∆ ∆∆ ∆ P đ Chế độ động Đ C P M.ω P đ U.I ∆ ∆∆ ∆ P đ Chế độ hãm tái sinh [...]... 16 GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 Môn h c: i u khi n ng i n (Truy n ng i n) 2.3.4 Các tr ng thái hãm c a ng m t chi u kích t n i ti p Do ω0 -> ∞ nên ng m t chi u kích t n i ti p không hãm tái sinh a) Tr ng thái hãm ngư c: x y ra khi t c quay c a ng ngư c chi u v i t c lí tư ng (ω0 = +/- ∞) + ưa thêm i n tr ph Rf l n vào m ch ng khi t i th năng không t i Trên o n c tính cd, M >0... mômen Khi cùng h s quá t i dòng kI thì mômen c a ng kích t n i ti p l n hơn kI l n so v i mômen ng kích t song song - Mômen không ph thu c vào s t áp trên ư ng dây t i i n - kh năng t i u ti t giá tr t c khi ph t i thay i gi cho công su t ng g n như không i nh c tính d ng hybecbol 2.3.6 c i m, c tính các tr ng thái hãm c a ng m t chi u kích t h n h p φ = φs + φn thư ng φs =... Bài 3 Nghiên c u các ch làm vi c tr ng thái ng và tr ng thái hãm ng năng c a ng m t chi u kích t song song S li u cho trư c: ng 10kW, 220V, 54A, 970vòng/phút, Rư = 0,35Ω; i n tr cu n kích t Rkt = 140Ω 1) D ng các TC khi i n tr ph Rf trong m ch ph n ng và xác nh t c làm vi c khi nâng t i v i ph t i là Mc Giá tr Rf và Mc cho trong b ng dư i 2) Khi h t i tr ng ta c t ph n ng ng ra kh i ngu... trình: 2.M th (1 + a.sth ) M= xác nh a và sth ta thay các s li u t i i m s sth + + a.sth sth s ng n m ch s thu ư c h 2 phương trình và gi i ra ta t ư c k t qu m nh m c và i m Bài t p 6 S li u ng K B rôto l ng sóc cho theo bài t p 5 Hãy trình bày và tính toán các cách ưa tr ng thái ng t i m A ( i m nh m c) n các i m B[0,4;0,4] và C[-0,6;0,6] Tr v u chương 2 32 GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 ... Hòa October 7, 2006 Môn h c: i u khi n ng i n (Truy n ng i n) 2.4.5 Các tr ng thái hãm c a ng không ng b a) Hãm tái sinh - H t i các máy nâng h (c u tháp, v n thăng, c n tr c, ) - Gi m t n s dòng i n stato t ng t b) Hãm ngư c - Thêm i n tr ph l n vào m ch rôto R2f (ch dùng cho ng rôto dây qu n) 26 GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 Môn h c: i u khi n - ng i n (Truy n ng i n) i th t pha i n áp... 1 pha ⇒ P=3 ng i n) ng E.U l sin θ xs và mômen ng cơ: P 3EU l = sin θ = M m sin θ ω0 ω0 x s 3EU l trong ó M m = ng v i θ = 900 ω0 x s Mm = 2 ÷ 2,5 thư ng θ = 200÷250, ng v i λ M = M dm M= Bài t p cu i chương 2 Bài 1: Xác nh các thông s c a ng m t chi u kích t song song S li u cho trư c là các thông s catalog Yêu c u xác nh: T thông nh m c (ho c kφ m), Iư m, M m (mômen cơ) , nh m c R m, Rư*, s... Thêm Rfư l n vào m ch ph n ng ng cơ: ng năng 11 GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 Môn h c: i u khi n Ch ng i n (Truy n ng i n) ng P U.I Ch P U.I Pcơ M.ω C hãm ngư c C ∆P U ω= ∆P +∆PRfu K I Ru Pcơ M.ω K I Rfu I E U Ru Rfu E IV U u R u + R fu − M , 2 kφ (kφ) trong ó ∆ω = R u + R fu (kφ)2 M > ω0 = + o ngư c c c tính i n áp m ch ph n ng tư ng ω0): Uu , do ó ω . khiển động cơ điện (Truyền động điện) GV: Hà Xuân Hòa October 7, 2006 1 Chương 2 CÁC TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 2.1 Khái niệm chung 2.2 Động cơ điện. 2.2.5 Các trạng thái hãm của động cơ một chiều kích từ độc lập - Trạng thái động cơ: là trạng thái mà mômen động cơ sinh ra hỗ trợ việc quay. Hay chiều của
- Xem thêm -

Xem thêm: Tài liệu Chương 2: Các trạng thái hoạt động của động cơ điện pptx, Tài liệu Chương 2: Các trạng thái hoạt động của động cơ điện pptx, Tài liệu Chương 2: Các trạng thái hoạt động của động cơ điện pptx

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn