Báo cáo khoa học: "Xây dựng đặc tính cơ giới của động cơ điện kéo bằng phương pháp lý thuyết" ppt

đỗ việt dũng Bộ môn Đầu máy – Toa xe Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Đường đặc tính cơ giới M = fn Đ của động cơ điện kéo, được xây dựng từ đặc tính cơ điện n = fI và mô men

CT 2

Xây dựng đặc tính cơ giới của động cơ điện kéo

bằng phương pháp lý thuyết

TS đỗ việt dũng

Bộ môn Đầu máy – Toa xe Trường Đại học Giao thông Vận tải

Tóm tắt: Đường đặc tính cơ giới M = f(n Đ) của động cơ điện kéo, được xây dựng từ đặc tính cơ điện n = f(I) và mô men M = f(I), là một trong các đặc tính làm việc chủ yếu, quyết định dạng của đặc tính sức kéo đầu máy diesel Để có thể xác định đặc tính cơ M = f(nĐ) cho động cơ điện kéo khi không có điều kiện thí nghiệm, nhất thiết phải thiết lập được đặc tính cơ điện và đặc tính mô men bằng phương pháp lý thuyết Nội dung bài báo trình bày cơ sở của phương pháp xây dựng đặc tính và kết quả thu được khi tính toán lý thuyết đặc tính cơ giới cho động cơ điện kéo TEO-15B trên đầu máy D12E

Summary: Mechanic property curve M = f(ni) of traction electric motors is built from

electro-mechanic property curve n = f(I) and moment M = f|I, which is one of main working properties, determining traction property curve for diesel locomotives In order to specify a mechanic property curve

M = f(ni) for traction electric motors when condition for experiments is not available, it is necessarily to build electro-mechanic property and moment property by theoretical methods This paper presents a basis of the property curve building method and the outcomes as a result of theoretical calculation of the mechanic property curve for Traction Electric Motor TEO - 15B in Diesel Locomotive D12E

i Đặt vấn đề

Đường đặc tính cơ giới (hay đặc tính cơ) biểu diễn mối quan hệ giữa mô men với tốc độ quay trên trục động cơ điện kéo (ĐCĐK) M = f(n) Dạng của đặc tính cơ của ĐCĐK hoàn toàn đồng dạng với đặc tính sức kéo, vì vậy, nó có ảnh hưởng rất quan trọng đến tính năng và các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của đầu máy Đặc tính cơ hoàn toàn được thiết lập từ hai đặc tính cơ điện n = f(I) và đặc tính mô men M = f(I) của ĐCĐK Nội dung bài báo đã đăng [1] giới thiệu phương pháp lý thuyết xây dựng đặc tính n = f(I) cho ĐCĐK Để xây dựng được đặc tính cơ giới, còn cần phải thiết lập được đặc tính mô men M = f(I) biểu diễn mối quan hệ giữa mô men trên trục ĐCĐK với dòng điện kéo Từ hai đặc tính đã có, hoàn toàn có thể xây dựng được đặc tính M = f(n) cho ĐCĐK Trên cơ sở đã thiết lập được đặc tính từ hoá của mạch từ hoá của các ĐCĐK cụ thể [1] và các tham số kết cấu và thông số kỹ thuật của chúng, sử dụng phương pháp tính toán bằng lý thuyết, chúng ta có thể xây dựng được đặc tính mô men và từ đó thiết lập được quan hệ của đặc tính cơ cần tìm

CT 2

ii Phương pháp chung xây dựng đặc tính mô men M = f(I) [1], [2], [3]

Với ĐCĐK một chiều kích từ nối tiếp, trong điều kiện không có bệ thử chuyên dùng để thử

nghiệm, đo đạc xây dựng các đặc tính, với độ chính xác chấp nhận được, ta có thể từ các

tìm Tương tự như quá trình xây dựng đặc tính cơ điện [1], các bước tính toán lý thuyết xây

dựng đặc tính mô men cụ thể như sau:

2.1 Xây dựng đường cong từ hoá ễ = f( I kt )

Cũng như đặc tính cơ điện, để xây dựng đặc tính mô men của ĐCĐK, trước tiên cần xây

dựng đường cong từ hoá ễ = f( Ikt ) của vật liệu dẫn từ động cơ (với Ikt : là dòng điện kích từ vào

Quá trình tính toán đã được giới thiệu trong [1] Với kết cấu của ĐCĐK cụ thể, xác định

mặt cắt của các bộ phận dẫn từ, chiều dài đường sức, xác định giá trị của mật độ từ thông và

sức từ động cần thiết Fkto =  Ikt.Wkt Từ kết quả tính toán ta có thể xây dựng được đường

cong từ hoá ễ = f(Ikt) (hình 1)

2.2 Xây dựng đường đặc tính mô men

M = f(I Đ ) cho ĐCĐK

Đường đặc tính mô men của ĐCĐK một

chiều kích từ nối tiếp M = f(IĐ) thường được xác

định dựa vào biểu thức (1): [2]

trong đó:

M- trị số mô men điện từ trên trục ĐCĐK

[N.m]

c

 - trị số từ thông chính của ĐCĐK (Wb)

trong đó: KM =

a 2

pN

 (2) Với: p - số đôi cực từ ; N - số thanh dẫn phần ứng ; a - số đôi mạch nhánh song song

Do quan hệ giữa từ trường chính của ĐCĐK  với dòng điện kéo Ic Đ = Ikt, là quan hệ tỷ lệ

kích từ nối tiếp có dạng là đường parabol [2], [3] Khi đã thiết lập được đường cong từ hoá, ta

hoàn toàn có thể xác định được quan hệ của mô men điện từ trên trục ĐCĐK với dòng điện kéo

theo các bước sau:

- Chọn các dòng điện phụ tải khác nhau;

Hình 1 Đặc tính từ hoá (không tải) của ĐCĐK

CT 2

- Từ đường đặc tớnh từ hoỏ ễ = f( Ikt ) đó thiết lập, xỏc định cỏc giỏ trị từ thụng tương ứng với dũng điện kộo;

- Lập bảng giỏ trị để tớnh cỏc giỏ trị tương ứng với cỏc điểm toạ độ của đường cong đặc tớnh mụ men M = f(I) theo biểu thức (1), (2)

Đường đặc tớnh mụ men M = f(I) nhận được sau khi xõy dựng cú dạng là đường parabol (hỡnh 2)

2.3 Xõy dựng đường đặc tớnh cơ M = f(n) cho ĐCĐK

Từ đặc tớnh từ hoỏ ễ = f( Ikt ), đặc tớnh cơ điện

n = f(I) tương ứng với giỏ trị biến thiờn của điện ỏp

mỏy phỏt điện kộo đầu mỏy (đặc tớnh ngoài UF =

f(IF)) cấp cho ĐCĐK và đặc tớnh mụ men M = f(I)

(hỡnh 2), ta cú thể xõy dựng được đặc tớnh cơ M =

f(n) bằng phương phỏp đồ thị [4] hoặc ứng dụng

mỏy tớnh điện tử để thiết lập đặc tớnh bằng phương

phỏp giải tớch

Thuật toỏn chương trỡnh thiết lập đặc tớnh M = f(n) bằng giải tớch khi đó cú cỏc tham số kết cấu để xỏc định đường cong từ hoỏ, được trỡnh bày trờn hỡnh 3 Từ thuật toỏn đó cú, thiết lập

chương trỡnh tớnh toỏn trờn mỏy tớnh điện tử, ứng với một bộ TĐĐ cụ thể, nhập số liệu vào

cấu cụ thể của ĐCĐK, ta thu được dạng đặc tớnh cơ M = f(n) ở cụng suất toàn tải như trờn hỡnh

4

iii Xõy dựng đặc tớnh cơ M = f(n) cho

ĐCĐK đầu mỏy D12E [5]

Động cơ điện kộo của đầu mỏy D12E là loại động cơ điện một chiều kớch từ nối tiếp ký

hiệu TEO 15B Kết cấu của ĐCĐK TEO 15B

được thể hiện trờn hỡnh 5

Dac tinh toc do va mo men

0 100 200 300 400 500 600 700

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

I

M=f(I) n=f(I)

Dac tinh toc do va mo men

0 100 200 300 400 500 600 700

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

I

M=f(I) n=f(I)

Hỡnh 2 Đường đặc tớnh mụ men và tốc độ

của ĐCĐK đầu mỏy D12E

Bắt đầu

Nhập dữ liệu ĐCĐK (Thông số kỹ thuật, kết cấu… )

i=n

i=1

In đặc tính

Đ

i= i+1

S

Kết thúc

Hỡnh 3 Lưu đồ tớnh toỏn thiết lập đặc tớnh cơ cho ĐCĐK

Dac tinh co DCDK TEO15B

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

n(v/p)

Hỡnh 4 Đường đặc tớnh cơ M =  (n)

của ĐCĐK TEO 15B

CT 2

phát điện kéo UF = f(IF) ứng với tay máy số 9

và các tham số kỹ thuật của ĐCĐK TEO

15B, áp dụng phương pháp và các biểu

thức tính toán đã nêu, thiết lập chương trình

tính theo các thuật toán của phương pháp

(hình 3) tính toán mạch từ, xác định đặc tính

từ hoá, tốc độ vòng quay ĐCĐK nđ, vẽ các

đặc tính theo kết quả tính toán Các kết quả

tính được trình bày trên bảng kết quả,

đường cong từ hoá xác định được thể hiện

trên hình 1, đặc tính cơ điện, đặc tính mô

men và đặc tính cơ thể hiện trên hình 2 và

4

Bảng kết quả tính toán xây dựng đặc tính cơ M = f(n) cho ĐCĐK TEO 15B

TT Thông

1 I (A) 55 110 165 220 275 330 385 440 495 550 605 660 715 770 825 880

2 n(v/ph) 603.7 182.7 91.1 56.3 39.2 29.4 23.3 19.1 16.2 13.9 12.2 10.8 9.6 8.5 7.6 6.7

3 M(N/m) 174.99 212.74 240.01 265.52 291.49 318.78 347.82 378.77 411.64 446.29 482.07 518.55 554.69 589.22 620.64 647.32

iv Kết luận

Bằng phương pháp lý thuyết, dựa trên các tham số kết cấu của máy điện kéo trên đầu

máy cụ thể, nội dung bài báo đã đưa ra phương pháp và thiết lập chương trình tính để xây

dựng đặc tính cơ M = f(n) cho đầu máy diesel nói chung và tính cụ thể cho đầu máy D12E Từ

kết quả thu được, kết hợp với các thông số kết cấu của đầu máy, hoàn toàn có thể thiết lập các

đặc tính sức kéo khi toàn tải của đầu máy D12E với độ chính xác cao phù hợp với đặc tính làm

việc của ĐCĐK cụ thể của đầu máy

Mặt khác, khi có đầy đủ các đặc tính làm việc của máy phát điện kéo ở các phụ tải bộ

phận, trên cơ sở các thông số kết cấu cụ thể của đầu máy và sử dụng phương pháp, thuật toán

đã trình bày, hoàn toàn có khả năng xây dựng họ đặc tính sức kéo toàn tải và cho từng mức

công suất cho đầu máy

Tài liệu tham khảo

[1].Đỗ Việt Dũng, (8.2006) Phương pháp xây dựng đặc tính cơ điện cho động cơ điện kéo đầu máy

diesel, Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, Trường Đại học Giao Thông Vận tải, Số 14

giảng dạy đại học, Trường ĐHGTVT

bản Khoa học và Kỹ thuật

diesel truyền động điện khai thác trên đường sắt Việt nam Tạp chí Giao thông Vận tải, Bộ Giao Thông

Vận tải

Ø 4 60

Ø 45 3

Ø3 43

Ø 4 60

Ø 45 3

Ø3 43

Hình 5 Kết cấu ĐCĐK TEO 15B trên đầu máy D12E

CT 2

[5] Hướng dẫn sử dụng đầu máy D12E – năm 1988 Tổng cục Đường sắt