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

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

114
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt: Đường đặc tính cơ giới M = f(nĐ) 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. ...

Chủ đề:

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

Lưu

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

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(nĐ) của động cơ đi ện kéo, được xây dựng từ đặc tính cơ đi ện n = f(I) và mô men M = f(I), là một trong các đặc tính l àm vi ệc 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 đi ện kéo khi không có đi ều 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 gi ới 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 m echanic property curve for Traction Electric Motor TEO - 15B in Diesel Locomotive D12E. CT 2 i. Đặt vấn đề Đường đặc tính cơ giới (hay đặc tính cơ) bi ểu 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 đi ện 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 gi ới, 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 thi ết 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.
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 thông số kết cấu và các thông số kỹ thuật cơ bản để xác định đặc t ính mô men M = f(IĐ). Khi đó, kết hợp với đặc tính cơ đi ện n = f(IĐ) đã thiết lập được, xây dựng đặc tính cơ giới M = f(n) cần 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( Ikt ) Cũng như đặc tính cơ đi ện, để xây dựng đặc tính mô men của ĐCĐK, tr ước ti ên cần xây dựng đường cong từ hoá ễ = f( Ikt ) của vật liệu dẫn từ động cơ (với Ikt : l à dòng điện kích từ vào cuộn kích thích Wkt của ĐCĐK). 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(IĐ) cho ĐCĐK Đường đặc tính mô men của ĐCĐK một chi ều kích từ nối tiếp M = f(IĐ) thường được xác định dựa vào bi ểu thức (1): [2] M= KM. ễ.IĐ [N.m] (1) CT 2 trong đó: M- trị số mô men điện từ trên trục ĐCĐK Hình 1. Đặc tính từ hoá (không tải) của ĐCĐK [N.m] IĐ - dòng điện phần ứng của ĐCĐK (A) c - trị số từ thông chính của ĐCĐK (Wb) KM – hệ số kết cấu của máy điện khi tính mô men pN trong đó: KM = (2) 2a 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 c với dòng điện kéo IĐ = Ikt, là quan hệ tỷ lệ (khi mạch từ chưa bão hoà), nên dạng đặc tính mô men điện từ M = f(IĐ) của ĐCĐK một chiều kích từ nối tiếp có dạng l à đường parabol [2], [3]. Khi đã thi ết 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;
- Từ đường đặc tính từ hoá ễ = f ( Ikt ) đã thiết lập, xác định các giá trị từ thông tương ứng với dòng điện kéo; - Lập bảng giá trị để tính các giá trị t ương ứng với các điểm toạ độ của đường cong đặc tính mô men M = f(I) theo biểu thức (1), (2). Dac Dac tinh toc dova m m o en Đường đặc tính mô men M = f(I) nhận được sau 700 khi xây dựng có dạng l à đường parabol (hình 2). 600 M=f(I) n=f(I) 500 2.3. Xây dựng đường đặc tính cơ M = f(n) 400 ,n cho ĐCĐK M 300 200 Từ đặc tính từ hoá ễ = f ( Ikt ), đặc tính cơ đi ện 100 n = f(I) tương ứng với giá trị biến thiên của điện áp 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 máy phát đi ện kéo đầu máy (đặc tính ngoài UF = I f(IF)) cấp cho ĐCĐK và đặc tính mô men M = f(I) (hình 2), ta có thể xây dựng được đặc tính cơ M = Hình 2. Đường đặc tính mô men và tốc độ f(n) bằng phương pháp đồ thị [4] hoặc ứng dụng của ĐCĐK đầu máy D12E máy tính điện tử để thiết lập đặc tính bằng phương pháp gi ải tích. Thuật toán chương trình thi ết lập đặc tính M = f(n) bằng giải tích khi đã có các tham số kết cấu để xác định đường cong từ hoá, được trình bày trên hình 3. Từ thuật toán đã có, thi ết lập chương trình tính toán trên máy tính đi ện tử, ứng với một bộ TĐĐ cụ thể, nhập số liệu vào chương trình với đặc tính điều chỉnh của MFĐK UF = f(IF) dưới dạng bảng số và thông số kết cấu cụ thể của ĐCĐK, ta thu được dạng đặc tính cơ M = f(n) ở công suất toàn tải như trên hình 4. CT 2 B¾t ®Çu iii. Xây dựng đặc tính cơ M = f(n) cho NhËp d÷ liÖu §C§K ( Th«ng sè kü thuËt, kÕt cÊu… ) ĐCĐK đầu máy D12E [5] Động cơ điện kéo của đầu máy D12E là TÝnh K e TÝnh Φ® m TÝnh KM loại động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp ký LËp d·y gi¸ trÞ Φci(i=1- n) hiệu TEO 15B. Kết cấu của ĐCĐK TEO 15B được thể hiện trên hình 5. i=1 Dac tinh co DCDK TEO15B TÝnh B i(IKT i) 700 TÝnh F i(IKT i) 650 600 550 TÝnh I KTi 500 450 400 M (Nm) §Æc tÝnh tõ ho¸ Φ c =f(IKTi)=f(Ii) 350 300 250 §Æc tÝnh c¬ ®iÖn n =f( Ii) §Æc tÝnh m« men M =f( Ii) 200 150 100 §Æc tÝnh c¬ M =f(ni) 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 S n(v/p) i= i+1 i=n § KÕt thóc Hình 4. Đường đặc tính cơ M = (n) In ®Æc tÝnh của ĐCĐK TEO 15B Hình 3. Lưu đồ tính toán thiết lập đặc tính cơ cho ĐCĐK
Để xây dựng đường đặc tính n = f(I) hoặc VK = f (I) cho ĐCĐK, từ đặc tính ngoài của máy 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 Ø335 thức tính toán đã nêu, thi ết lập chương trình Ø4 Ø 5 5 3 tính theo các thuật toán của phương pháp Ø3 4 3 43 (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 Ø4 60 tính được trình bày trên bảng kết quả, đường cong từ hoá xác định được thể hiện trên hình 1, đặc tính cơ đi ện, đặc tính mô men và đặc tính cơ thể hiện trên hình 2 và Hình 5. Kết cấu ĐCĐK TEO 15B trên đầu máy D12E 4. Bảng kết quả tính toán xây dựng đặc tính cơ M = f(n) cho ĐCĐK TEO 15B T hông TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 số 1 I (A) 55 1 10 1 65 2 20 2 75 3 30 3 85 4 40 495 550 605 660 715 770 825 880 2 n(v/ph) 603.7 182.7 91.1 56.3 39.2 29.4 23.3 19.1 1 6.2 1 3.9 1 2.2 1 0.8 9.6 8.5 7.6 6 .7 3 M(N/m) 174.99 212.74 240.01 2 65.52 2 91.49 3 18.78 3 47.82 3 78.77 4 11.64 4 46.29 4 82.07 518.55 554.69 589.22 620.64 647.32 iv. Kết luận Bằng phương pháp l ý 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 thi ết 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 CT 2 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 ph ù hợp với đặc tính l àm việc của ĐCĐK cụ thể của đầu máy. Mặt khác, khi có đầy đủ các đặc tính l àm 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). P hương 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. [2]. Đỗ Vi ệt Dũng, Lại Ngọc Đường, Trương Duy Phúc (1996). Truyền động đầu máy diesel. Giáo trình giảng dạy đại học, Trường ĐHGTVT. [3]. A.V.Ivanov Smolenski –1992- V ũ Gia Hanh, Phan Tử Thụ (biên dịch). Máy điện quyển 2, 3. Nhà xuất bản Khoa học và K ỹ thuật. [4]. Lại Ngọc Đ ường, Đỗ Việt Dũng (11.1997). Phương pháp xây dựng họ đặc tính sức kéo đầu máy diesel truyền động điện khai thác tr ên đường sắt Việt nam. Tạp chí Giao thông Vận tải, Bộ Giao Thông Vận tải.
[5]. Hướng dẫn sử dụng đầu máy D12E – năm 1988. Tổng cục Đường sắt CT 2