⇒ 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... I Với động cơ đã chọn, tổn thất định mức tươ
Trang 1GV: 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 t0max ≤ t0cp
t0cp tuỳ cấp cách điện: A 1050; B 1200; C 1300
⇒ 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
−
=
P
∆P.dt = C.dτ + Aτ.dt
τ = t0đc – t0mt nhiệt sai của động cơ
C nhiệt dung của động cơ (j/độ)
A hệ số tản nhiệt của động cơ (W/độ)
t od bd
od +(τ −τ )e− τ
=
τ Tn hằng số thời gian phát nóng động cơ
Tn = C/A [s]; τod = ∆P/A [0C]
Trang 2GV: Hà Xuân Hòa 2 November 15, 2007
thời gian phát nóng động cơ: tpn ≈ 3Tn
6.1.3 Sự phát nóng động cơ khi phụ tải thay đổi
Giá trị tổn thất công suất trong từng khoảng thời gian ti là:
i
i ci i
1 P
P
η
η
−
=
∆ ⇒ τ = f(t) ⇒ τmax ⇒ t0max = τmax – t0mt
Trang 3GV: 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”
Mc = f(t) hoặc Mc = 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 – Mc = 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 D
t
t D%
T
ck
lv
=
t1 t2 t3 t
M1
M2
M3 M
Trang 4GV: 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 Pc = const ⇒ chọn Pđm ≥ Pc
Trình tự tính toán:
6.3.1 Lấy số liệu
- Đồ thị phụ tải tĩnh Mc = f(t) hoặc Pc = f(t)
- Giá trị Mcmax
- Mco (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 Pc(t) hoặc Mc(t):
⇒ công suất, mômen trung bình
ck
i ci 2
1
2 2 c 1
1
c
tb
.
c
t
t P
t t
t P t
P
+ +
+ +
=
ck
i ci 2
1
2 2 c 1 1
c
tb
.
c
t
t M
t t
t M t
M
+ +
+ +
=
⇒ chọn sơ bộ công suất động cơ:
Pđm = (1,1÷1,3)Pc.tb
Mđm = (1,1÷1,3)Mc.tb
Trang 5GV: 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 Tn
- Xây dựng τ = f(t) ⇒ tìm τmax
- So sánh τmax ≤ τcp
* Phương pháp tổn thất trung bình
Do Tn khó xác định ⇒ gián tiếp
Nếu coi τođ = ∆P/A thì τtb = ∆Ptb/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
P t
P
∆
∑ Mặt khác, tổn thất định mức trong động cơ đã chọn:
®m
®m
1
η và ®m
cp
P A
∆
⇒ Điều kiện kiểm nghiệm phát nóng:
Động cơ đã chọn sẽ đạt yêu cầu phát nóng nếu thỏa mãn điều kiện:
∆Ptb ≤ ∆Pđm
* Phương pháp dòng điện đẳng trị
Nếu ta có I = f(t) dạng bậc thang
Tổn thất trong dây quấn động cơ trong từng ti là I21.t1, I22.t2,…
Ta thay thế các Ii bằng một dòng điện đẳng trị Iđt
I2đttck = I21.t1+ I22.t2 +…
hay
ck 2
2 2 1
2
1
dt
t
t
I t
I
Với động cơ đã chọn, tổn thất
định mức tương ứng với Iđm
⇒ điều kiện kiểm nghiệm
phát nóng:
Iđt ≤ Iđm
* Phương pháp mômen đẳng trị
Nếu khi lv φ=const, thì M~I ⇒ nếu có M = f(t) ⇒ mômen đẳng trị Mđt
t1 t2 t3 t
I1
I2
I3
I
Trang 6GV: Hà Xuân Hòa 6 November 15, 2007
2
2 2
i i
1 1 2 2
®t
ck ck
M t
M
ĐK kiểm nghiệm phát nóng:
Mđt ≤ Mđm
Với các động cơ có φ thay đổi theo công suất thì phương pháp này kém chính xác
* Phương pháp công suất đẳng trị
Nếu tốc độ ít biến đổi ω ≈ const, P ~ M ⇒ ta dùng Pđt thay thế cho M và i:
2
2 2
i i
1 1 2 2
®t
ck ck
P t
P
ĐK kiểm nghiệm phát nóng:
Pđt ≤ Pđm
c) Kiểm nghiệm động cơ đã chọn theo điều kiện quá tải và điều kiện khởi
động
Ngoài kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, ta còn cần phải kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải và điều kiện khởi động:
Mmax ≥ Mc.max
MKĐ ≥ Mco
Động cơ KĐB Mmax ≈ 0,8 Mth
Động cơ ĐB Mmax ≈ (2,5÷3)Mđm
Động cơ MC Mmax ≈ (2,5÷3)Mđm
6.4 Tính chọn công suất động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn
6.4.1 Chọn công suất động cơ dài hạn cho phụ tải ngắn hạn
a) Chọn sơ bộ động cơ
Từ đồ thị phụ tải tĩnh Pc=f(t) hoặc Mc=f(t), tính phụ tải đẳng trị:
2
ci i c.nh c.®t
i
P t
t
∑ 2
ci i c.nh c.®t
i
M t
t
∑
và thời gian làm việc tlv = ∑ti
Hệ số quá tải:
lv n
t / T
a 1
+
−
t1 t2 t3
Pc1
Pc2
Pc3
t
Pc
Trang 7GV: Hà Xuân Hòa 7 November 15, 2007
trong đó: fe ms
cu
a
P
=
∆
Trong tính chọn sơ bộ, lấy a ≈ 1 và tlv/Tn≈0,3-0,5 để tính K
Động cơ sẽ được chọn sơ bộ theo điều kiện:
c.nh c.nh
b) Kiểm nghiệm động cơ đã chọn
- Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần P(t) hoặc M(t)
- Kiểm nghiệm điều khiển phát nóng theo đồ thị phụ tải toàn phần: tính lại công suất hoặc mômen ngắn hạn theo phương pháp đẳng trị, được Pnh hoặc
Mnh; xác định lại tlv
- Từ động cơ đã chọn, xác định a, Tn, từ đó tính chính xác K
- Động cơ chọn thoả mãn điều kiện phát nóng nếu:
- Kiểm nghiệm điều kiện quá tải và khởi động
6.4.2 Chọn công suất động cơ đặc biệt, loại ngắn hạn cho phụ tải ngắn hạn
Loại động cơ đặc biệt để làm việc ở chế độ ngắn hạn, có K lớn và thời gian
lv quy chuẩn tqc = 15, 30, 60, 90 phút
Chọn Pđm ≥ Pc.nh hoặc Mđm ≥ Mc.nh và tlv ≤ tqc
6.5 Tính chọn công suất động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
Động cơ làm việc ở chế độ này là loại động cơ đặc biệt, được chế tạo riêng Động cơ có các giá trị quy chuẩn thời gian đóng điện tương đối TĐ%qc=15,
25, 40, 60%
Nếu phụ tải Pc(t) hoặc Mc(t) đã biết ta tính được phụ tải đẳng trị Pc.đt và Mc.đt Nếu thời gian đóng điện tương đối của phụ tải khác với quy chuẩn của động
cơ thì công suất hoặc mômen định mức của động cơ được chọn sơ bộ:
®m c.®t ®m c.®t
- Kiểm nghiệm: xác định a,
®m c.®t
qc qc
T§
≥
−
®m c.®t
qc qc
T§
≥
−
Trang 8GV: Hà Xuân Hòa 8 November 15, 2007
Ví dụ:
return
6.6 Tính chọn công suất động cơ trong các hệ có điều chỉnh
6.6.1 Tính chọn ban đầu
Chọn công suất và kiểm nghiệm điều kiện phát nóng, tương tự như động cơ không điều chỉnh
6.6.2 Kiểm nghiệm theo điều khiển điều chỉnh tốc độ
Nếu hệ cho lv ở vùng tốc độ trên tốc độ định mức:
- Xác định dải điều chỉnh
- Dựng ĐTC máy sản xuất Mc=f(ω) hoặc Pc=f(ω) trong toàn dải điều chỉnh
- Dựng đặc tính tải cho phép Mt.cp=f(ω) hoặc Pt.cp=f(ω)
- So sánh hai đường đặc tính:
+ Trùng nhau: quá tốt
+ Mt.cp ≤/≥: quá tải hoặc non tải ⇒ chọn lại phương pháp điều chỉnh tốc độ
Trang 9GV: Hà Xuân Hòa 9 November 15, 2007