PHẦN 2_TÍNH CHỌN THIẾT BỊ.DOC

TÍNH CHỌN THIẾT BỊ

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:

H

H

Ư

(Ω)

nH

2

(N.m2)

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 :

U2ba=Kn.Ka.Kv.Uđm

Trong đó:

Kn: Hệ số dự trữ điện áp xét tới khả năng sụt điện áp trên lới thờng lấy

Kn=1,1ữ1,5

Ka: Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lu Ka=1,11

Kv: Hệ số dự trữ xét tới sụt áp trong máy biến áp và sụt áp trong chuyển đổi, th-ờng lấy Kv=1,05

Thay số vào ta đợc:

U2ba=1,2.1,11.1,05.220=336 (v)

Vậy điện áp thứ cấp của máy biến áp là 336(v)

b Dòng điện thứ cấp máy biến áp:

Ta có:

I2ba=KI.IH=1,11.19=21,09(A)≈21(A)

Trong đó: KI:Hệ số phụ thuộc vào sơ đồ KI=1,11

IH:Dòng điện định mứccủa động cơ IH=19(A)

c Dòng điện sơ cấp máy biến áp:

I1ba=Kba.I2ba=336

380.19=16,7999(A)

d Công suất:

S=S1 S2

2

+

Với: S1=U1ba.I1ba = 336.21,09 = 7086,24 (VA)

S2= U2ba.I2ba = 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

1đm

2đm

1đm

2đm

KA

KP%

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:

Ittb=IH

2 (π α) π

−

ta suy ra dòng điện trung bình cực đại chảy qua van:

Ittbmax=IH

2 Km=2.IH

2 =IH=19(A)

Km: Hệ số kể đến dòng điện mở máy Km=2

Dòng điện trung bình chảy qua điốt trong sơ đồ chỉnh lu:

Iđtb=IH

2 (π α) π +

ta suy ra dòng điện trung bình chảy qua điốt là:

Iđtbmax=Ih.Km=2.19=38(A)

điện áp ngợc cực đại đặt lên các van trong sơ đồ đều đợc tính theo công thức:

UĐngmax=UTngmax= 2..U2ba= 2.336=475,18(v)

Từ các số liệu tính toán trên ta phải chọn Tiristor thoả mãn các điều kiện sau: [ ]Ittb ≥Ittbmax.K1=19.2=38(A)

trong đó: K1 là hệ số dự trữ dòng cho Tiristor

[UTng max] ≥UT ngmax.K2=475,18.2=950(V)

với K2=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)

Ung

(V)

tm

(às) (àtkks) (A)Iđk (V)Uđk (mA)Irò didtàAs



 dudt àVs

Ta phải chọn các điốt có:

[UDng max] ≥ UngMax.K3 = 475,18.2 = 950 (V)

Trong đó k3 = 2 :Hệ số dự trữ điện áp ngợc cho Tiristor

[IĐTB] ≥ ITBMax K4 = 38.2 = 76 (A)

Trong đó K4 là hệ số dự trữ dòng điện cho Điốt, từ đó ta chọn loại Điốt có thông

số nh sau :

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 ξ = 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 : dudt

u = 20 =

2 336 0 042,

Điểm B : ξ = 0,6

Từ đó ta tìm đợc điểm C, suy ra hằng số thời gian RC = 5às

+ Xác định R, sử dụng bản H VII- 12, xuất phát từ giá trị ξ = 0,6 ta chọn đợc

Tmax =R/U = 0,6

Giả thiết IMax =2.Iđm =2.19 = 38 (A)

suy ra R = 0 6 0 6 2 336

38 7 105

,

, . , ( )

U

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:

C1 = 551 02

2 2

( )

I

K − U àF.

I02 dòng điện không tải quy đổi về phía thứ cấp MBA,

U2 = 336 (v)

k = 1,3 hệ số tăng cho phép

từ đó xác định đợc : C1 = 1 3 1 33655 0 7 , 1 3

( , − ). = , àF

R1 = 0,52.UI 2

02

0 72 356 57

, , ( )Ω .

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)%Idm của động cơ

Các bớc tính toán:

LCK = 47 %..U2I

H

Với β% là tỷ số % của Ia/IH

Ia giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều ia của dòng điện IH

thông thờng ta chọn Ia = 0,005.Id =0,005.19 = 0,095

từ đó ta tính đợc : LCK = 2 3 14 501947 366. 5 2342

, = , (mH)

7 Tham số phần ứng động cơ

a/Điện trở mạch phần ứng động cơ

R∑ = α(r + rcf + RBA + RTX)

Trong đó :

α = 1,2 là hệ số quy đổi điện trở về nhiệt độ 750C

r = 1,29 là điện trở mạch phần ứng

rcf = 0,55 điện trở cực từ phụ

rtx điện trở tiếp xúc chổi than và điện trở than, ta có ∆Utx = 2 (V)

I

TX H

19 0 105, ( ).

RBA điện trở MBA đợc quy đổi về phía thứ cấp, đợc tính:

RBA =

K I

%.

( )

, ,

, ( ).

1 2

0 1380 336

380 16 7999 100

0 2915

=



 

Vậy : R∑ =1,2(1,29 + 0,55 + -,2915 + 0,105) = 2,6838 (Ω)

b/Hằng số cấu tạo động cơ

KE = CEφđm = UH run rcf rtx IH

H

.

KE = 220 1 2 1 29 0 55 0 105 19

=

, ( , , , ).

,

KĐ = 1 0 291 3 448

KE = =

, , .

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 RH Tuỳ vào giá trị của RH mà thời gian hãm nhanh hay chậm Ta chọn điện trở hãm sao cho dòng điện hãm ban đầu nằm trong giới hạn cho phép IH=(2ữ2.5)Iđm động cơ

Các bớc tính toán:

R + RH = IE

Ucp

Icp là dòng điện cực đại cho phép của phần ứng và Icp ≤ 2,5 Iđm

IH= Icp = R ER RK R

E n

Trong đó R= (1,29 + 0,55 + 0,105) = 1,945(Ω)

KE=0,29

suy ra IH = 2,5 Iđm=2,5.19 = 47,5 (A)

vậy RH=750 0 29

38 1 945

,

,

− = 3,778 (Ω) , Lấy RH = 4(Ω)

9 Chọn máy phát tốc

Chọn máy phát tốc có số liệu sau:

Mã hiệu Uđm (V) Iđm (A) n(v/p) RΣ(Ω)

Hệ số truyền của máy phát tốc kFT=UnFT

FT

=100

750=0,1333 (vg/p)

Tỉ số truyền của bộ truyền i=nnFT

DC

= 750

750=1

Hệ số truyền của máy phát tốc với trục động cơ γ1= 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

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=KTGKĐKπ

trong đó

KTG hệ số khuếch đại của khâu trung gian

KĐ hệ số khuếch đại của động cơ

Kπ hệ số khuếch đại của bộ biến đổi

Sơ đồ khối của hệ thống:

Phơng trình đặc tính của hệ thống:

n=U Kcd TGKK K KI Ru u K

)

.

π π

γ

− +

∑

1

• Độ sụt tốc ứng với đặc tính cơ thấp nhất

∆ n S n S n

D

0

0

n

n n

x

0

1

S

o

odm x max = −

S D

x dm x

( )

0

K K K K

= +

∑

.

1 γ π

từ (1) và (2) suy ra:

S n

S D

x dm x

( )

0

1 − =

I R

K K K K

D

.

∑

+

1 γ π

γ

I R K S

S n

x dm

−









( )

Với

*KĐ = 3,448

• Kπ hệ số khuếch đại của bộ biến đổi đợc xác định bằng cách xây dựng đặc tính phụ tải:

Kπ=∆∆UUr ∆∆UU

v

d dk

= Muốn xây dựng đặc tính phụ tải ta phải xây dựng các quan hệ

Ud f Udk f Ud f Udk

=

=





( )

α α Xét quan hệ Ud=f(α), từ phơng trình điện áp chỉnh lu:

π U2..(1+cos)=

2

π .338..(1+cos)=152,23..(1+cos) (4) Xét quan hệ Udk=f(α), vì góc α phụ thuộc vào điện áp Udk với các giá trị của Udk

khác nhau ta có các thời điểm mở van khác nhau, giá trị góc α thay đổi theo quy luật:

α

π =

Udk

URCMAX ⇒ = α π Udk

URCMAX

Với URCMAX= 10 (V) là điện áp răng ca cực đại phụ thuộc vào dung lợng C Ta có

Udk=10.α/π(5) cho α biến thiên từ 0 đến 180 ở các hàm (4) và (5) ta vẽ đợc quan hệ Ud và Udk

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 kπ =const:

kπ=tgϕ=∆∆UUd

dk

−

300 16 8

9 0 76

,

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

D

π = 4082,2562, , =

39 4 3 448 30

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 cd K K HT

HT

.

1 + γ -

R K I∑ D u

+

1 γKHT

a Xây dựng đặc tính cơ cao nhất

Điểm định mức A1( 19,750)

Điểm không tải lý tởng B1(0,no1)

Từ phơng trình (1) ta có:

Ucđ KHT = n.( 1 + γ.KHT ) + R∑.KĐ.I

HT

.( 1 + γ ) + ∑ .

=

• Ucđ = 750 1 0 010667 4082 2562.( + , .4082 2562,, )+2 6838 3 44819, , . = 8,227 (v)

⇒n01 = U cd K K HT

HT

.

1 + γ =

8,227.4082,2562

1 0 010667 4082 2562 + , , = 753,9 (v/f)

• B1 = (o, 753,9)

b Xây dựng đặc tính cơ thấp nhất:

nđmmin = n

D

dm max = 750

10 = 75 (v/f)

• toạ đô A2 (19,75)

⇒Ucđ = 75 1 0 010667 4082 2562.( + , .4082 2562,, )+2 6838 3 44819, , . = 0,86146(v)

n02 = U cd K K HT

HT

.

1 + γ =

0,86146.4082,2562

4082,2562

1 0 010667 + , = 78,946(v/p)

• B2 = (0,78,946)

3 Kiểm tra chất lợng tĩnh:

S t % = n0 n n dm

0

min

−

.100 = 78 946 7578 946, , − .100% = 4,99%.

Ta thấy ST% = 4,99% < [ST%] = 5% Do đó hệ thống đảm bảo yêu cầu về chất l-ợng tĩnh

Trên đây là dạng của hai đờng đặc tính tĩnh.

Phần thứ t :

Thuyết minh sơ đồ nguyên lý