Bài tập lớn cơ cấu chấp hành và điều khiển

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Giáo viên hướng dẫn ThS Vũ Tuấn Anh Sinh viên thực hiện Phạm Bá Trung 2019606156 Nguyễn.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

-

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN

Giáo viên hướng dẫn: ThS Vũ Tuấn Anh

Sinh viên thực hiện: Phạm Bá Trung 2019606156 Nguyễn Minh Trường 2019606048

Nguyễn Quốc Trường 2019606401

Hà Nội-2021

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: Cơ điện tử 4 Khóa:14

2 Tên nhóm: Nhóm 22

3.Họ và tên thành viên: Phạm Bá Trung 2019606156

Nguyễn Minh Trường 2019606048 Nguyễn Quốc Trường 2019606401

II Nội dung học tập

1 Phần thuỷ khí: Một thiết bị nâng những tải nặng được trang bị hai xy

lanh thuỷ lực (Hình 1) Giả thiết 2 xy lanh giống hệt nhau và lực phân bố đều Để thực hiện điều này, hai trục piston nối tới bàn máy phải kéo ra với cùng vận tốc Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên 2

pittong là 100 kg, vận tốc chuyển động

ổn định của pittong là 0.05 m/s, thời gian

tăng tốc từ 0 tới 0.05m/s là 1 (s) là; thời

gian giảm tốc ở cuối hành trình bằng

thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực

hiện được một hành trình bằng 4s; áp

suất của chất lỏng làm việc p=70at Một

mạch phải được mở rộng sử dụng một

bộ chia lưu lượng Hai van một chiều được yêu cầu dẫn dòng thuỷ lực trở về qua

bộ chia lưu lượng Một trọng lượng được đặt ở một xy lanh để minh hoạ cho tải một phía Hoạt động của sinh viên

- Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống?

- Nội dung 2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài?

2 Phần động cơ điện

Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2 KW;

Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính

cơ nhân tạo với Rưf = 0,78 

Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết rằng

𝑀𝑚𝑚𝑚𝑎𝑥 200%Mđm , mở máy với 3 cấp điện trở

Bài 3: Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW; Uđm

= 440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh Xác định  khi Iư = 60 A, Rưf = 0

Bài 4 Động cơ không đồng bộ ba pha có thông số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2; r’2 = 0.24; x1 = 0,39; x’2 = 0,46 Hãy xác định tốc độ động cơ  khi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạch rôto mắc thêm điện trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2Ω; trong mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75

Câu 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông

số sau:

Công suất định mức của động cơ:

Pđm = 55 KW

Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/ (Tần số nguồn điện f = 50Hz) Tốc độ định mức của động cơ: nđm = 980 vòng/phút

Hiệu suất định mức là : đm = 93,5%

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định:

1 Tần số của rotor?

2 Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ?

3 Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

III Nhiệm vụ học tập

1 Hoàn thành tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án theo đúng thời gian quy định

2 Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề được giao trước giảng viên và những sinh viên khác

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Bài giảng hệ thống tự động thủy khí, tài liệu Fluid Sim

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính

TS Nguyễn Anh Tú Ths Vũ Tuấn Anh

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU 4

CHƯƠNG 1: PHẦN THỦY KHÍ, THỦY LỰC 5

1.1 Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống 5

1.1.1 Vẽ biểu đồ trạng thái 5

1.1.2 Lưu đồ tiến trình hệ thống 5

1.2 Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài 6

1.2.1 Tính chọn xy lanh 6

1.2.2 Tính chọn bơm nguồn 8

1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài 10

1.2.4 Thiết kế mạch điện điều khiển 10

CHƯƠNG 2: PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 11

Bài 1 11

Bài 2 12

Bài 3 13

Bài 4 15

Bài 5: 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Biểu đồ trạng thái 5

Hình 1 2 Lưu đồ tiến trình hệ thống 5

Hình 1 3 Mạch thủy lực cho hệ thống 10

Hình 1 4 Mạch điện điều khiển hệ thống 10

Hình 1 5 Đường đặc tính cơ tự nhiên và đường đặc tính cơ nhân tạo 12

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 1 Áp suất tỉ lệ với đường kính 6

CHƯƠNG 1: PHẦN THỦY KHÍ, THỦY LỰC

1.1 Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống

1.1.1 Vẽ biểu đồ trạng thái

1.1.2 Lưu đồ tiến trình hệ thống

Hình 1 1 Biểu đồ trạng thái

Hình 1 2 Lưu đồ tiến trình hệ thống

1.2 Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài

1.2.1 Tính chọn xy lanh

Các kích thước cơ bản của xylanh thủy lực là: đường kính trong và ngoài của xylanh, chiều dài hành trình piston, đường kính cần piston Để xác định các kích thước cơ bản của xylanh trước tiên phải xác định tải trọng cực đại tác dụng lên piston Tải trọng đó bao gồm tải trọng tĩnh và tải trọng động Tải trọng tĩnh đề

đã có, tải trọng động xuất hiện khi piston tăng tốc hay giảm tốc

a, Đường kính xy lanh

𝐷 = 2√ 𝐹

𝜋 𝑝

Với F = Pt + Pđ, trong đó:

Pt: Tải trọng tĩnh cực đại

Pđ: Tải trọng động

𝑃đ = 𝑚 𝑎 = 𝑚Δ𝑣

Δ𝑡 = 100

0,05

1 = 5(𝑁) => F = Pt + Pd = 1000 + 5 = 1005 (N) +Áp suất của chất lỏng làm việc:p = 70 (at) = 6864655 Pa

⇒ 𝐷 = 2√ 1005

𝜋 6864655 = 0,0137(𝑚) = 13,7(𝑚𝑚) Lấy tròn đường kính trong D=16mm

Xác định lại áp suất của chất lỏng làm việc để cho xy lanh thắng được tải trọng tác dụng:

p = 4PK

πD2 =

4 × 1005 × 1,3

π × 1,62 = 648,79 (N/cm

2) = 64.8 (bar)

Đường kính cần pittong d phụ thuộc vào áp suất p theo tỷ lệ d

D như sau: P<15at 15<p<50at 50<p<80÷100at

d

D = 0.3 ÷ 0.35

d

D = 0.5

d

D = 0.7 Bảng 1 1 Áp suất tỉ lệ với đường kính

Áp suất của chất lỏng làm việc trong điều kiện bài toán 50 < p = 70 < 80÷100 (at) Vì vậy ta chọn d

D = 0.7 Đường kính cần pittong có giá trị bằng d = 0.7D

==> d = 11,2 (mm)

b Xác định hành trình piston

- Đoạn đường piston chuyển động có gia tốc là:

2S1 = 2. 𝑎𝑡

2

2 = 2 0.05×12

2 = 0,05 (m) = 50 (mm)

- Đoạn đường piston chuyển động đều là:

S2 = v.t = 0,05 2 = 0,1 (m) = 100 (mm)

=> Hành trình của piston

S = 2S1 + S2 = 50 + 100 = 150 (mm)

c Lưu lượng cần cấp cho xylanh

𝑄 = 𝑓 𝑣

- Thể tích cần để đẩy xy lanh ở hành trình tiến ra:

V1 = 𝜋𝐷

2

4 s = 𝜋.0,016

2

4 0,15 = 3,02 10-5 ( m3 ) = 0,0302 ( dm3 )

- Thể tích cần để đẩy xy lanh ở hành trình lùi về:

V2 = π( D−d )

2

4 s = π.( 0,016−0,0112)

2

4 0,15 = 0,27 10-5 (m3) = 0,0027 (dm3) Lưu lượng cần cấp cho xilanh ở hành trình tiến là

𝑄1 = 𝑓 𝑣1 = 𝜋𝐷

2

4 .

𝑠 𝑡1 =

𝑉1 𝑡1 =

0,0302

4 = 0,00755 (

𝑑𝑚3

𝑠 ) = 0,45(

𝑙

𝑝ℎ) Lưu lượng cần cấp cho xilanh ở hành trình lùi là:

𝑄2 = 𝑓 𝑣2 = 𝜋(𝐷2−𝑑2)

𝑡2 = 𝑉2

𝑡2 = 0,0027

4 = 0,00067(𝑑𝑚3

𝑠 )= 0,04 ( 𝑙

𝑝ℎ)

Do 𝑄1 > 𝑄2 nên số liệu tính toán ta chọn theo 𝑄1 = 0,45 l/ph

d Tính toán đường kính ống thủy lực

Đường kính ống hút được tính theo công thức:

𝑑 = √4𝑄

𝜋 𝑣 ( với ống hút: 𝑣1 = (0,8 ÷ 1,2)(𝑚

𝑠)

ống đẩy: 𝑣2 = (3 ÷ 5)(𝑚

𝑠) ống xả: 𝑣3 = (1 ÷ 1,6)(𝑚

𝑠))

Từ đó ta tính được:

+Đường kính ống hút:

𝑑1 = √4𝑄1

𝜋 𝑣1 = √

4.0,00755

𝜋 (480 ÷ 720)= (0,0036 ÷ 0,0044)(𝑑𝑚)

= 3,6 ÷ 4,4(𝑚𝑚) +Đường kính ống đẩy:

𝑑2 = √4𝑄1

𝜋 𝑣2 = √

4.0,00755

𝜋 (1800 ÷ 3000) = (0,0017 ÷ 0,0023)(𝑑𝑚)

= 1,7 ÷ 2,3(𝑚𝑚) +Đường kính ống xả

𝑑3 = √4𝑄1

𝜋 𝑣3 = √

4.0,00755

𝜋 (600 ÷ 960) = (0,0031 ÷ 0,004)(𝑑𝑚)

1.2.2 Tính chọn bơm nguồn

Để tính chọn bơm nguồn hệ thống ta có một số các giả thiết

 chiều dài ống hút bằng chiều dài ống xả 𝑙1 = 𝑙3 = 1𝑚

 chiều dài đoạn ống đẩy 𝑙2 = 2𝑚

 vận tốc, đường kính ống hút: 𝑣1 = 0,06 (𝑚

𝑠) , 𝑑1 = 4(𝑚𝑚)

 vận tốc, đường kính ống đẩy: 𝑣2 = 0,07 (𝑚

𝑠) , 𝑑2 = 2(𝑚𝑚)

 vận tốc, đường kính ống xả: 𝑣3 = 0,06 (𝑚

𝑠) , 𝑑3 = 3,5(𝑚𝑚) Chất lỏng làm việc với dầu thủy lực CS32 với các thông số kĩ thuật:

˗ độ nhớt: 𝜗 = 32 10−6(𝑚2

𝑠 )

˗ trọng lượng riêng: 𝛾 = 8,5 103(𝑁

𝑚 3) Tổn hao 𝑃 = 𝑃1+ 𝑃2 với 𝑃1là tổn thất qua van phân phối lấy 𝑃1 = 2 (𝑏𝑎𝑟)

𝑃2 là tổn thất qua ống bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ

𝑃2 =𝜆1 𝑙1𝑣1 𝜌

2𝑑1 +𝜆2 𝑙2𝑣2 𝜌

2𝑑2 +𝜆3 𝑙3𝑣3 𝜌

2𝑑3 +𝜀.𝛾

2𝑔 ( 𝑣12+ 𝑣22+ 𝑣32) (1) với 𝜌 =𝛾

𝑔 = 850(𝑘𝑔

𝑚3)

l, v, d lần lượt là chiều dài, vận tốc và đường kính của đường ống

𝜀, 𝜆 hệ số tổn thất

Hệ số 𝜆 phụ thưộc vào hệ số Raynon:

𝑅𝑒1 = 𝑣1 𝑑1

32 10−6 = 0,06.0,004

32 10−6 = 7,5 < 2300

𝑅𝑒2 = 𝑣2 𝑑2

32 10−6 =0,07.0,002

32 10−6 = 4,375 < 2300

𝑅𝑒3 = 𝑣3 𝑑3

32 10−6 =0,06.0,0015

32 10−6 = 3,28 < 2300 => 𝜆1 = 64

𝑅𝑒1 = 8,53

𝜆2 = 64

𝑅𝑒2 = 14,62

𝜆3 = 64

𝑅𝑒3 = 19,5

Hệ số 𝜀 phụ thuộc vào khuỷu ống ở đây coi ống thẳng góc lấy 𝜀 = 1,2 Thay các thông số tính toán được vào (1) ta được

𝑃2 =42223,16(N/𝑚2)= 0,422 (bar)

Do đó 𝑃 = 𝑃1+ 𝑃2 = 2 + 0,422 = 2,422 (𝑏𝑎𝑟)

Vậy áp suất bơm là Pbơm=30.0,980665 + 2,422 = 31,84 (𝑏𝑎𝑟)

Để thỏa mãn ta chọn bơm nguồn là 35 bar

Ta chọn động cơ kéo bơm có số vòng quay là: 𝑛 = 1445(𝑣

𝑝) Vậy lưu lượng riêng:

q=𝑄

𝑛 =1.103

1445 = 0,692(𝑐𝑚3

𝑣ò𝑛𝑔)

Ta chọn bơm bánh răng có lưu lượng riêng là q=1(cc)

Lưu lượng bơm lúc này là 𝑄 = 𝑛 𝑞 = 1445.1 10−3 = 1,445(𝑙

𝑣)

1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài

1.2.4 Thiết kế mạch điện điều khiển

Hình 1 3 Mạch thủy lực cho hệ thống

Hình 1 4 Mạch điện điều khiển hệ thống

CHƯƠNG 2: PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2 KW;

Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính

cơ nhân tạo với Rưf = 0,78 

Bài giải

a) Xây dựng đường đặc tính cơ tự nhiên

Đường đặc tính cơ tự nhiên có thể vẽ qua 2 trong số 3 điểm: Điểm định mức [ 𝑀đ𝑚; ω đ𝑚]; Điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω = ω0]; Điểm ngắn mạch [𝑀𝑛𝑚;

ω = 0]

Tốc độ góc định mức: ωđ𝑚 = 𝑛đ𝑚

9,55 = 1430

9,55 = 149,74 (rad/s) Moment cơ định mức:

𝑀đ𝑚 =𝑃đ𝑚 1000

ωđ𝑚 =

2,2.1000 149,74 = 14,69 (𝑁 𝑚) Như vậy ta có điểm thứ nhất trên đặc tính cơ tự nhiên cần tìm là điểm định mức: [14,69;149,74]

Ta có: 𝑀đ𝑚 = 𝐾 ∅đ𝑚 𝐼đ𝑚

Do đó K ∅đ𝑚 =𝑀đ𝑚

𝐼đ𝑚=14,69

25,6=0,57 (Wb) Tốc độ không tải lí tưởng:

ω0 = 𝑈đ𝑚

𝐾 ∅đ𝑚 =

110 0,57 = 192,98 (

𝑟𝑎𝑑

𝑠 )

Ta có điểm thứ hai của đặc tính là: [0;192,98]

Vậy đường đặc tính cơ tự nhiên là một đường thẳng đi qua hai điểm có tọa

độ [0;192,98] và [14,69;149,74]

b)Xây dựng đường đặc tính cơ nhân tạo với 𝑅ư𝑓 = 0,78 Ω

Ta có điện trở phần ứng: R=𝑈đ𝑚 −ωđ𝑚.𝐾.∅đ𝑚

25,6 =0,96 (Ω) Khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng thì tốc độ không tải lý tưởng không thay đổi, nên ta có thể vẽ đặc tính cơ nhân tạo qua các điểm không tải lý tưởng [0; ω0 ] và điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [𝑀đ𝑚; 𝜔𝑛𝑡]

Tốc độ góc nhân tạo là:

𝜔𝑛𝑡 =𝑈đ𝑚−𝐼đ𝑚(𝑅+𝑅ư𝑓)

0,57 =114,84(rad/s) Tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo: [14,69;114,84]

Do đó đường đặc tính cơ nhân tạo là một đường thẳng đi qua hai điểm có tọa độ: [0;192,98] và [14,69;114,84]

Như vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ tự nhiên (đường 1) và đường đặc tính cơ nhân tạo (đường 2) như hình dưới đây:

Bài 2 : Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập

có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết rằng

đm

max

mm 200%M

M  , mở máy với 3 cấp điện trở

Bài giải

Tốc độ góc định mức:

ωđ𝑚 = 𝑛đ𝑚

9,55 =

1050 9,55 = 110 (𝑟𝑎𝑑/𝑠) Momen định mức:

𝑀đ𝑚 = 𝑃đ𝑚

ωđ𝑚 =

13,5 103

110 = 122,7(𝑁 𝑚)

Từ thông của động cơ:

𝐾.đ𝑚 = 𝑀đ𝑚

Iđ𝑚 = 122,7

145 = 0,85 (Wb) Điện trở phần ứng:

𝑅ư = 𝑈đ𝑚−𝐾.đ𝑚 ωđ𝑚

145 = 0,114 (Ω)

149,74

0

114,84

14,69

192,98

ω( rad

s )

M(N.m) Hình 1 5 Đường đặc tính cơ tự nhiên và đường đặc tính cơ nhân tạo

1

2

Bội số dòng điện khởi động: m = 3

𝜆 = √𝑈đ𝑚

𝐼1 𝑅

𝑚

290.0,114

3

= 1,49

Dòng điện khởi động lớn nhất:

Mmaxmm 200%Mđm

Nên Imm = I1 = 2Iđm = 2.145 = 290 (A)

Dòng điện khởi động cấp 2:

𝐼2 = 𝐼1

𝜆 =

290 1,49 = 194,3(𝐴) Dòng điện khởi động cấp 3:

𝐼3 =𝐼2

𝜆 =

𝐼1

𝜆2 =194,3

1,49 = 130,4(𝐴) Cấp điện trở tổng:

𝑅1 = 𝜆 𝑅 = 0,17 (Ω)

𝑅2 = 𝜆 𝑅1 = 0,25(Ω)

𝑅3 = 𝜆 𝑅2 = 0,37(Ω)

Điện trở phụ các cấp:

Rf(1)=R1-R=0,056 (Ω)

Rf(2)=R2-R1=0,08 (Ω)

Rf(3)=R3-R2=0,12 (Ω)

Bài 3: Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW; Uđm =

440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh Xác định  khi Iư = 60 A, Rưf = 0

Hãm tái sinh khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ không tải lý tưởng (ω > ω0) Khi hãm tái sinh, sức điện động của động cơ lớn hơn điện áp nguồn: E

> U, động cơ làm việc như một máy phát song song với lưới và trả năng lượng về nguồn, lúc này thì dòng hãm và mômen hãm đã đổi chiều so với chế độ động cơ

Áp dụng phương trình cân bằng điện áp cho động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

𝑈ư = 𝐸ư + 𝐼ư(𝑅ư + 𝑅ư𝑓)

Khi động cơ làm việc tại chế độ định mức

𝑈đ𝑚 = 𝐸đ𝑚 + 𝐼đ𝑚(𝑅ưđ𝑚 + 𝑅ư𝑓) Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

𝑛đ𝑚 = 1000 (𝑣𝑔

𝑝ℎ) ⟺ 𝜔đ𝑚 =

1000 9,55 = 104,7 (

𝑟𝑎𝑑

𝑠 )

Mô men định mức của động cơ:

𝑀đ𝑚 = 𝑃đ𝑚

ωđ𝑚 = 276,95(𝑁 𝑚)

Từ thông của động cơ:

𝐾.đ𝑚 = 𝑀đ𝑚

Iđ𝑚 = 3,5 (Wb) Điện trở định mức của động cơ:

𝑅đ𝑚 =𝑈đ𝑚− 𝐾𝜙đ𝑚𝜔đ𝑚

𝑅đ𝑚 =440 − 3,5.104,7

Tốc độ không tải lí tưởng:

𝜔0 = 𝑈ư𝑑𝑚

𝐾𝜙đ𝑚 =

440 3,5 = 125,7 (

𝑟𝑎𝑑

𝑠 )

Phương trình cân bằng điện áp cho mạch điện động cơ:

𝑈ư = 𝐸ư − 𝐼ưℎ(𝑅ưℎ+ 𝑅ư𝑓)

Dòng điện và momen điện từ trong chế độ làm việc hãm tái sinh đều âm và tốc độ quay của động cơ sẽ lớn hơn tốc độ không tải định mức

⟺ {𝐼ℎ = 𝑈 − 𝐸

𝐾𝜙𝜔0− 𝐾𝜙𝜔

𝑀ℎ = 𝐾𝜙𝐼ℎ < 0 Tốc độ quay của động cơ:

⟺ 𝜔 = 𝐾𝜙𝜔0− 𝐼ℎ 𝑅

𝐾𝜙 Với Diện trở của mạch điện, khi Ih = 60 A

𝑅 = 0,05 𝑅 = 0,93.0,05 = 0,0465Ω

⟹ 𝜔 = 3,5.125,7 + 60.0,0465

𝑟𝑎𝑑

𝑠 ) ≈ 1208,04 (

𝑣𝑔

𝑝ℎ)

Bài 4 Động cơ không đồng bộ ba pha có thông số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2; r’2 = 0.24; x1 = 0,39; x’2 = 0,46 Hãy xác định tốc độ động cơ  khi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạch rôto mắc thêm điện trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2Ω; trong mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75

Bài giải

Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha:

2𝑟2′

𝑠𝜔1[(𝑟1+𝑟2

′

𝑠 )

2

+ 𝑋𝑛𝑚2 ]

Ở chế độ định mức khi mạch điện chưa mắc thêm điện kháng và trở kháng:

𝑋𝑛𝑚 = 𝑋1 + 𝑋2′ = 0,85Ω Momen định mức:

2𝑟2′

𝑠𝜔đ𝑚[(𝑟1+𝑟2

′

𝑠 )

2

+ 𝑋𝑛𝑚2 ] Tốc độ góc định mức của động cơ là:

ωđ𝑚 = 𝑛đ𝑚

9,55 =

1460 9,55 = 152.89 (𝑟𝑎𝑑/𝑠) Moment định mức của động cơ là:

𝑀đ𝑚 = 𝑃đ𝑚

ωđ𝑚 =

22500 152.89 = 147,16(𝑁 𝑚)

⇒ 𝑠 = 0,013

Khi mạch điện mắc thêm điện kháng và trở kháng điện kháng ngắn mạch của động cơ là:

𝑋𝑛𝑚 = 𝑋1+ 𝑋2′ + 𝑋1𝑓 = 0.39 + 0.46 + 0.75 = 1.6(Ω)

∑ 𝑟′2 = 𝑟′2+ 𝑟′2𝑓 = 0,24 + 1,2 = 1,44Ω

Vì moment phụ tải bằng moment định mức

⇒ 𝑀𝑡ả𝑖 = 𝑀đ𝑚 = 147,16(𝑁 𝑚)

Ta có

𝑀𝑡ả𝑖 = 3𝑈1

2𝑟2′

𝑠𝜔1[(𝑟1+𝑟2

′

𝑠 )

2

+ 𝑋𝑛𝑚2 ]

2𝑟2′

𝑠𝑀𝑡ả𝑖[(𝑟1+𝑟2

′

𝑠 )

2

+ 𝑋𝑛𝑚2 ]

2 1,44 0,013.147,16[(0,2 +0,013)1,44

2

+ 1,62]

= 26,47(𝑟𝑎𝑑/𝑠)

Vậy khi 𝑀𝑡ả𝑖 = 𝑀đ𝑚 tốc độ của động cơ là 𝜔1 =26,47 (rad/s)

Bài 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số

sau:

Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW

Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/ (Tần số nguồn điện f = 50 Hz) Tốc độ định mức của động cơ: nđm = 980 vòng/phút

Hiệu suất định mức là : đm = 93,5%

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định:

1 Tần số của rotor?

2 Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ?

3 Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

Bài giải

1, Tính tần số Rotor

Tốc độ góc định mức của động cơ là:

ωđ𝑚 = 𝑛đ𝑚

9,55 = 102,61(

𝑟𝑎𝑑

𝑠 )

Ta có: 𝜔đ𝑚 = 2𝜋𝑓

⟹ 𝑓 = 𝜔đ𝑚

2𝜋 = 16,33𝐻𝑧