thiết kế hệ truyền động nâng hạ cơ cấu cầu trục, chương 5

Chia sẻ: Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

293
lượt xem 124
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Theo lý thuyết máy điện ta có biểu thức: nghĩa là thay đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trường quáy và do đó dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi. Dạng đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi tần số được trình bày dưới hình vẽ sau: + Từ đặc tính cơ ta thấy khi tần só tăng ( ffđm), thì mômen tới hạn lại giảm (với điện áp giữ không đổi), cụ thể là: M th 1 f1 2 f đ m M Trong trường hợp tần số giảm, nếu giữ nguyên điện áp H3.3: Đặc...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: thiết kế hệ truyền động nâng hạ cơ cấu cầu trục, chương 5

Chương 5: HÖ ®iÒu chØnh tÇn sè ®éng c¬ K§B a. Nguyªn lý ®iÒu chØnh: 2f 1 Theo lý thuyÕt m¸y ®iÖn ta cã biÓu thøc: 1   ®iÒu ®ã cã p nghÜa lµ thay ®æi tÇn sè sÏ lµm tèc ®é tõ tr-êng qu¸y vµ do ®ã dÉn ®Õn tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi. D¹ng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi thay ®æi tÇn sè ®-îc tr×nh bµy d-íi h×nh vÏ sau:  + Tõ ®Æc tÝnh c¬ ta thÊy khi tÇn sã t¨ng ( f>f®m), th× m«- f®m men tíi h¹n l¹i gi¶m (víi ®iÖn ¸p gi÷ kh«ng ®æi), cô thÓ lµ: 1 M th  2 M f1 + Trong tr-êng hîp tÇn sè gi¶m, nÕu gi÷ nguyªn ®iÖn ¸p H3.3: §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ K§B th× dßng ®iÖn ®éng c¬ t¨ng khi ®iÒu chØnh tÇn sè. (do f gi¶m  X=2fL còng gi¶m  I t¨ng), g©y ¶nh h-ëng xÊu ®Õn c¸c chØ tiªu cña ®éng c¬. V× vËy ®Ó b¶o ®¶m mét sè chØ tiªu mµ kh«ng lµm ®éng c¬ bÞ qu¸ dßng cÇn ph¶i ®iÒu chØnh c¶ ®iÖn ¸p ®éng c¬, cô thÓ lµ gi¶m ®iÖn ¸p cïng víi viÖc gi¶m tÇn sè theo quy luËt nhÊt ®Þnh. b. §¸nh gi¸ vµ ph¹m vi øng dông + Tõ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi ®iÒu chØnh nguån ta cã nhËn xÐt lµ: NÕu ®¶m b¶o ®-îc luËt ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p – tÇn sè th× ta cã mäi ®-êng ®Æc tÝnh c¬ mong muèn khi gi¶m tÇn sè. NghÜa lµ ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè nguån cung cÊp kÕt hîp víi viÖc
®iÒu chØnh ®iÖn ¸p stato më ra kh¶ n¨ng ¸p dông cho mäi yªu cÇu truyÒn ®éng. + Do cã kh¶ n¨ng linh ho¹t trong viÖc ®iÒu chØnh c¶ tèc ®é kh«ng t¶i lý t-ëng vµ tèc ®é tr-ît tíi h¹n; cô thÓ lµ khi tèc ®é tr-ît gi¶m th× tèc ®é kh«ng t¶i còng gi¶m víi tû lÖ t-¬ng øng nªn ph-¬ng ph¸p nµy cho phÐp tæn thÊt ®iÒu chØnh nhá nhÊt. + V× viÖc ®iÒu chØnh tÇn sè yªu cÇu ph¶i ®iÒu chØnh c¶ ®iÖn ¸p nªn viÖc t×m ra quy luËt ®iÒu chØnh vµ trang bÞ thiÕt bÞ ®iÒu chØnh , biÕn ®æi c«ng suÊt phøc t¹p ; nãi chung gi¸ thµnh c¸c bé biÕn tÇn cã ®¾t h¬n gi¸ thµnh cña c¸c bé biÕn ®æi trang bÞ cho c¸c ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh kh¸c. Tõ nh÷ng ph©n tÝch ®¸nh gi¸ trªn ta thÊy r»ng viÖc chän ph-¬ng ¸n truyÒn ®éng dïng ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè lµ hoµn toµn cã c¬ së v× tÝnh kinh tÕ khi vËn hµnh còng nh- ®¸p øng ®-îc yªu cÇu truyÒn ®éng cÇn trôc. I. So s¸nh gi÷a c¸c ph-¬ng ¸n kh¶ thi ë phÇn trªn ta ®· ®i kh¶o s¸t nh÷ng nÐt ®Æc thï cña mçi ph-¬ng ph¸p truyÒn ®éng cho hÖ xoay chiÒu ba pha vµ ®· ®i ®Õn kÕt luËn lµ chØ cã hai ph-¬ng ¸n lµ phï hîp víi yªu cÇu truyÒn ®éng cÇn trôc. §ã lµ:  Ph-¬ng ¸n truyÒn ®éng b»ng ph-¬ng ph¸p xung ®iÖn trë roto dïng ®éng c¬ roto d©y quÊn.  Ph-¬ng ¸n truyÒn ®éng b»ng ph-¬ng ph¸p biÕn tÇn sö dông ®éng c¬ roto lång sãc. §Ó chän ra mét ph-¬ng ¸n thÝch hîp vÒ tÝnh kinh tÕ vµ kü thuËt còng nh- chi phÝ vËn hµnh d-íi ®©y ta sÏ ®i so s¸nh tõng mÆt cña mçi ph-¬ng ¸n. 1. VÒ tÝnh ®¬n gi¶n trong ®iÒu chØnh. VÒ mÆt nµy râ rµng ph-¬ng ph¸p xung ®iÖn trë roto chiÕm -u thÕ h¬n. Nh- nguyªn lý ®· ®Ò cËp ë phÇn trªn th× ta chØ viÖc thiÕt kÕ bé ®iÒu chØnh xung ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn trë ro to lµ cã thÓ ®iÒu chØnh ®-îc tèc ®é ®éng c¬. Víi ph-¬ng ph¸p ®iÒu
chØnh tÇn sè ta cßn ph¶i kÕt hîp víi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p theo mét quy luËt nhÊt ®Þnh; ®iÒu nµy lµm phøc t¹p lªn rÊt nhiÒu so víi ph-¬ng ph¸p xung ®iÖn trë. 2. VÒ hiÖu suÊt ®iÒu chØnh, d¶i ®iÒu chØnh vµ kh¶ n¨ng khëi ®éng, kh¶ n¨ng ®¶o chiÒu. Nh- ®· biÕt ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn trë roto thùc chÊt lµ ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh c«ng suÊt tr-ît, nh-ng ë ®©y c«ng suÊt m¹ch roto kh«ng ®-îc ®-a t¸i sinh vÒ nguån hoÆc sö dông h÷u Ých mµ l¹i bÞ tiªu tèn v« Ých trªn ®iÖn trë roto. V× vËy ph-¬ng ph¸p nµy thùc tÕ cho hiÖu suÊt ®iÒu chØnh thÊp (chØ ®¹t cì 10%); d¶i ®iÒu chØnh D =10  1; ®Æc biÖt hiÖu suÊt ®iÒu chØnh l¹i tû lÖ nghÞch víi vïng ®iÒu chØnh. Cßn ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè cã kh¶ n¨ng gi÷ cho tæn thÊt c«ng suÊt lµ h»ng nªn tæn thÊt ®iÒu chØnh nãi chung lµ thÊp nhÊt trong c¸c ph-¬ng ph¸p ¸p dông cho hÖ truyÒn ®éng xoay chiÒu. C¶ hai ph-¬ng ph¸p ®Òu cho phÐp cã ®-îc momen khái ®éng lín, ®Òu cã kh¶ n¨ng khëi ®éng víi momen b»ng momen tíi h¹n lµm viÖc nhÞp nhµng ë hai gãc phÇn t- (I & IV); tøc lµ cã kh¶ n¨ng ®¶o chiÒu vµ h·m t¸i sinh. Nh-ng víi ph-¬ng ph¸p dïng biÕn tÇn ta cã thÓ ®iÒu khiÓn viÖc ®¶o chiÒu kÕt hîp víi viÖc ®iÒu chØnh xung më c¸c van b¸n dÉn trong bé biÕn ®æi nªn kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ ®iÒu chØnh cao h¬n. 3. VÒ tÝnh kinh tÕ cña ph-¬ng ph¸p truyÒn ®éng. Ph-¬ng ¸n dïng bé biÕn tÇn ®Ó ®iÒu chØnh ®éng c¬ roto lång sãc thùc tÕ lµ ph-¬ng ¸n truyÒn ®éng kinh tÕ. MÆc dï gi¸ thµnh c¸c bé biÕn ®æi tÇn sè cã ®¾t h¬n so víi gi¸ ®Çu t- cho bé ®iÒu chØnh xung; nh-ng bï l¹ ®éng c¬ kÐo t¶i l¹i dïng ®éng c¬ roto lång sãc víi tÝn ®¬n gi¶n vÒ kÕt cÊu, vËn hµnh tin cËy gi¸ thµnh h¹ h¬n so víi ®éng c¬ roto d©y quÊn sö dông víi bé ®iÒu chØnh xung. Víi m«i tr-êng lµm viÖc nÆng nÒ cña ®éng c¬ truyÒn ®éng cÇn trôc th× viÖc xem xÐt kh¶ n¨ng sö dông ®éng c¬ roto lång sãc lµ hîp lý. 4. VÒ lÜnh vùc øng dông, tÝnh tin cËy trong vËn hµnh.
Do kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tÇn sè ®-a ®Õn kh¶ n¨ng cã mäi ®Æc tÝnh c¬ mong muèn nªn thùc tÕ ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tÇn sè cã thÓ ¸p dông cho mäi yªu cÇu truyÒn ®éng. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ viÖc sö dông nã cho truyÒn ®éng cÇn trôc lµ ®iÒu hiÓn nhiªn. XÐt vÒ mÆt lý thuyÕt th× ph-¬ng ph¸p ®iÒu chØnh xung ®iÖn trë dïng Ýt thiÕt bÞ h¬n trong bé biÕn ®æi nªn cã tÝnh tin cËy h¬n. Nh-ng thùc tÕ c¸c van sö dông trong bé xung ¸p ph¶i lµm viÖc víi tÇn sè ®ãng më lín, l¹i chÞu dßng roto thùc tÕ kh«ng b»ng ph¼ng nªn lu«n lµm viÖc ë chÕ ®é qu¸ ®é do vËy mµ kh¶ n¨ng háng lµ t¨ng lªn  ®é an toµn tin cËy kÐm. Ph-¬ng ¸n dïng biÕn tÇn kh«ng chØ cho phÐp vËn hµnh tin cËy nhê sö dông ®éng c¬ roto d©y quÊn mµ ngay b¶n th©n bé biÕn tÇn nhê nh÷ng tiÕn bé ®ét ph¸ cña thiÕt bÞ c«ng suÊt hiÖn nay dÉn ®Õn kh¶ n¨ng lµm viÖc tin cËy h¬n. H¬n n÷a gi¸ thµnh cña c¸c bé biÕn tÇn hiÖn nay ®· rÎ ®i rÊt nhiÒu so víi thêi kú ®Çu, chóng l¹i cho hiÖu suÊt ®iÒu chØnh cao vËn hµnh tin cËy do ®· cã nhiÒu luËt ®iÒu chØnh phï hîp. KL: Tõ nh÷ng so s¸nh trªn cïng víi viÖc xem xÐt kh¶ n¨ng thùc tÕ hiÖn nay cã thÓ quyÕt ®Þnh chän ph-¬ng ¸n truyÒn ®éng dïng c¸c bé biÕn tÇn víi viÖc sö dông ®éng c¬ roto lång sãc. II. Chän ®éng c¬ truyÒn ®éng. 1. Chän s¬ bé lo¹i ®éng c¬. Tõ kÕt qu¶ ph©n tÝch vµ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ë ch-¬ng II, tra theo catalog, ta tra ®-îc c¸c th«ng sè cña ®éng c¬ cÇn chän theo ®iÒu kiÖn: P®m§  Pq® = 32,6kW. n®m§  n=433v/ph. ®c=tc=40%. Lo¹i ®éng c¬: MTM512-8 , roto lång sãc , phôc vô cÇn trôc:
=40% P®m=38kW n®m=705v/ph cos®m=0,75 coskh«ng t¶i=0,67 I1.®m=90A I1.kh«ng t¶i=57A r1=0,119 x1=0,222 I’2=63A r’2=0,19x’2=0,16 J=4,25 kgm2 G=860kg kr=ke2=0,15.104 . M th M kd I kd  3,6  3,3  5,8 M dm M dm I 1dm 2. KiÓm nghiÖm l¹i ®éng c¬. ViÖc tÝch chän c«ng suÊt ®éng c¬ ë trªn lµ viÖc tÝnh chän s¬ bé, v× ë ®ã ta bá qua giai ®o¹n më vµ h·m m¸y. §Ó cã thÓ kh¼ng ®Þnh ch¾c ch¾n lo¹i ®éng c¬ víi c¸c th«ng sè ë trªn cã ®¸p øng ®-îc yªu cÇu truyÒn ®éng hay kh«ng ta cÇn ph¶i tiÕn hµnh kiÓm tra l¹i. Yªu cÇu cña kiÓm tra vÒ tÝnh chän c«ng suÊt nãi chung th-êng gåm c¸c b-íc sau: + KiÓm tra ®iÒu kiÖn khëi ®éng. + KiÓm tra ®iÒu kiÖn ph¸t nãng + KiÓm nghiÖm qu¸ t¶i m«men. a. KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng. §Ó kiÓm nghiÖm ®éng c¬ theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng ta ph¶i tiÕn hµnh x©y dùng ®å thÞ phô t¶i toµn phÇn, bao gåm phô t¶i tÜnh vµ phô t¶i ®éng. Tøc lµ tÝnh ®Õn c¸c giai ®o¹n qu¸ ®é nh- thêi gian më m¸y, h·m m¸y. Phô t¶i ®éng cña ®éng c¬ ph¸t sinh trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é vµ ®-îc x¸c ®Þnh tõ quan hÖ: d M dg  J c dt Tr-íc hÕt ta x¸c ®Þnh m«men qu¸n tÝnh cña chuyÓn ®éng th¼ng quy ®æi sang trôc ®éng c¬: 365.G.v 2 365.21.10 3.0,3 2 GD 2 n  2  2  2,1kg.m 2 n 577
M«-men qu¸n tÝnh cña mçi cÆp b¸nh xe khÝa ph©n bè trªn trôc cña ®éng c¬ lµ 3kGm2. V× gia tèc lín nhÊt cña c¬ cÊu n©ng kh«ng ®-îc qu¸ 0,2 m/s2, do ®ã thêi gian më m¸y nhá nhÊt t-¬ng øng lµ: tmm=vn/a = 5.vn = 5.0,3 =1,5 (s). trong ®ã: vn _ lµ vËn tèc n©ng (m/s); a _ lµ gia tèc cña c¬ cÊu khi khëi ®éng (m/s2). §èi víi giai ®o¹n h¹, th× cho phÐp gia tèc khëi ®éng khi h¹ nhá h¬n 0,6  0,7 (m/s2). Do ®ã thêi gian h·m m¸y khi h¹ kh«ng t¶i t-¬ng øng lµ: tmh = v/a’ =5.0,3 = 1,5 (s). Tõ ®ã ta tÝnh ®-îc m«-men d- khi n©ng t¶i ®Þnh møc lµ: 1,2(4,25  2,1  3)  577 Md   11,5kG.m 375  1,5 M«-men c¶n lín nhÊt cña ®éng c¬: Mmax = 136,9 + 11,5 = 148,4 kG.m =1454 N.m M«-men d- khi h¹ kh«ng t¶i: Md.h0 = 148,4 – (10) =138,4 kG.m M«-men d- khi n©ng kh«ng t¶i: Md.n0= 148,4 –20,6 = 127,8 kG.m  Thêi gian më m¸y khi h¹ kh«ng t¶i: 1,2.(4,25  2,1  3)  577 th0   0,12( s ) 375  138,4 vµ thêi gian më m¸y khi n©ng kh«ng t¶i: 1,2(4,25  2,1  3)  577 tn0   0,14( s ) 375  127,8 Tõ kÕt qu¶ trªn ta x©y dùng ®å thÞ phô t¶i toµn phÇn nh- h×nh H3.4. Tõ biÓu ®å phô t¶i dùng ®-îc ta cã nhËn xÐt r»ng: C¸c thêi gian qu¸ ®é trong chu kú lµm viÖc cña c¬ cÊu kh«ng ®¸ng kÓ so víi thêi gian ®éng c¬ lµm viÖc æn ®Þnh. Cô thÓ lµ tæng thêi
gian qu¸ ®é tqd = (1,5 + 0,12 + 0,14 + 4.1,5 ) = 7,9 (s)
H3.4. BiÓu ®å phô t¶i M(t), P(t) vµ (t) b. KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i. KiÓm nghiÖm ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i, ®èi víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, cÇn xÐt ®Õn hiÖn t-îng sôt ¸p cña l-íi ®iÖn. Th«ng th-êng, cho phÐp sôt ¸p 10%, nªn m«-men tíi h¹n cña ®éng c¬ trong tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm chØ cßn: Mth ‘=(90%)2.Mth =0,81.Mth (Mth _ lµ m«-men tíi h¹n theo sè liÖu cña ®éng c¬). Tõ sè liÖu tra ®-îc cña ®éng c¬ ®· chän ta tÝnh ®-îc: + M«-men ®Þnh møc cña ®éng c¬ lµ: 9550  Pdm 9550  38 M dm    515 N .m ndm 705 + M«-men lín nhÊt cña ®éng c¬ lµ: M max D  0,81  515  3  1251,45 N .m Gi¸ trÞ m«-men nµy lín l¬n gi¸ trÞ m«-men c¶n lín nhÊt khi n©ng t¶i ®Þnh møc lµ 1454N.m VËy ®éng c¬ ®· chän tho¶ m·n ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i m«-men. c. KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn khëi ®éng. Ta cã: M kd  3,3  M dm  3,3  515  1699,5  1700 Nm Trong khi ®ã m«-men c¶n tÜnh lín nhÊt lóc khëi ®éng lµ: Mc.max =1340Nm.