Cơ sở truyền động điện

Hãy ủng hộ chúng tôi để tiếp nối ước mơ,Chúng ta luôn suy nghĩ, suy nghĩ quá nhiều, đôi lúc thôi thúc bản thân làm việc, những dự định trong tương lai nhưng do dự, chần chừ những suy nghĩ đó đôi khi giết chết chúng ta. Thật đáng sợ khi chúng ta chìm đắm vào trong những thứ đó, điều đó thật tồi tệ, bắt đầu một điều gì đó chúng ta sợ bản thân không làm được, chúng ta sợ. Bản thân mình cùng từng rất sợ hãi khi bắt đầu một thứ gì đó, không biết bản thân có làm được không, rồi những mục tiêu đặt ra cho bản thân cũng không đạt được, chìm đắm vào những thứ vô bổ, nhiều lúc suy nghĩ sao thời gian trôi qua nhanh vậy, mình đã làm được gì, cuộc sống như vậy thật tẻ nhạt, rồi suy nghĩ quanh quẩn khiến ý chí của chúng ta bị vùi dập, thật đáng sợ khi phải đối mặt với nó.

CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Câu 1: Trình bày cơ cấu cơ học điển hình của hệ truyền động điện Quy đổi mô men cản về trục động cơ điện.

(1) Động cơ điện ; (2) Hộp giảm tốc ; (3) Tang trống quay ; (4) Tải trọng

Khi thực hiện quy đổi momen trống tời Mt về trục động cơ, ở đây ta cần đảm bảo công suất của hệ trc và sau khi quy đổi là ko thay đổi

P t =P d → M t ω t

→ M c =M t 1 η . ω t

ω d =M t 1 η i

Mc: là momen cản tĩnh của tang trống quay đã quy đổi về trục động cơ

i=¿ ω ω d

t : tỷ số truyền của hộp giảm tốc

η: hiệu suất truyền của hộp giảm tốc

Câu 2: Viết phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập và

vẽ dạng đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần ứng.

ω= U1

kϕ−

R u +R f (kϕ)2 M

Khi I = 0 hoặc M = 0 khi đó ta có: ω=¿ U1

kϕ ¿ω0 đc gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ

Khi ω = 0 ta có:

I= R U1

u +R f =I nm M=kϕ I nm =M nm

- Vẽ dạng đặc tính cơ khi thay đổi điện áp phần ứng:

Giả thiết rằng Rf = const, Φ = Φ đm thì khi thay đổi điện áp phần ứng ta có:

Tốc độ ko tải lý tưởng: ω0= ¿ U1

k ϕ đm ¿Var

Độ cứng đường đặc tính cơ: β=¿ dM dω ¿ −(k ϕ đm) 2

R u +R f ¿const

Như vậy khi thay đổi điện áp phần ứng ta đc một họ đường đặc tính cơ nhân tạo song song với nhau như trên hình với Uđm>U1>U2>U3>U4

Câu 3: Viết các biểu thức mô men, độ trượt tới hạn của động cơ điện không đồng bộ

ba pha và vẽ dạng đặc tính khi thay đổi điện áp nguồn.

Độ trượt tới hạn:

S th =± R2'

√r12+x nm2

2ω1(r1±√r12+x nm2 )

Phương trình đặc tính cơ còn được viết ở dạng:

M= 2 M th (1+as th)

s

s th+

s th

s +2a s th a= r1

R2'

Đối với những động cơ có công suất lớn thì r1 rất nhỏ hơn so với xnm nên ta có thể coi

r1 = 0 khí đó:

S th= R2'

x nm

M th =± 3U12

2ω1.x nm

 Dạng đặc tính khi thay đổi điện áp nguồn:

Khi điện áp thay đổi độ trượt tới hạn của động cơ không thay đổi, còn momen tới hạn của động cơ thay đổi tỉ lệ bình phương của điện áp lưới

s th= R2'

x nm =const

M th =± 3U12

2ω1.x nm =var

Khi giảm áp ta sẽ thu đc 1 họ đường đặc tính cơ:

Câu 5: Trình bày cơ cấu cơ học điển hình của hệ truyền động điện Quy đổi mô men quán tính về trục động cơ điện.

(1) Động cơ điện ; (2) Hộp giảm tốc ; (3) Tang trống quay ; (4) Tải trọng

Ta phải quy đổi các đại lượng cơ học về trục động cơ, trường hợp này cần đảm bảo động năng của hệ không thay đổi:

J d+∑

1

n

J n ω n

2

ω d2+J t ω t

2

ω d2+m v2

ω d2=J

Đặt i n= ¿ ω d

ω n ; i t= ¿ ω d

ω t là các tỉ số truyền và ρ=¿ ω d

ν là bán kính quy đổi khối quán tính

m về trục động cơ

J=J d+∑

1

n

J n 1

i d2+J t 1

i t2+ m

ρ2 Thực tế do có hộp số mà momen quán tính cuả động cơ tăng lên q lần vì vậy thường chọn (δ=1,1÷1,3)

J=σ J d +J t 1

i t2

+ m

ρ2

Câu 6: Viết phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song

và vẽ dạng đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng

Ảnh hưởng của điện trở phụ mạch phần ứng: Rf

Giả thiết rằng: U1=Uđm, Φ=Φ đm, muốn thay đổi điện trở tổng của mạch phần ứng ta thay đổi Rf

Trong trường hợp này ta có: ω=¿ k ϕ U đm

đm

¿ω0=const

Độ cứng của đặc tính cơ: β=¿ dM dω ¿ (k ϕ đm)2

R u +R f ¿var

Rf càng lớn thì độ cứng β càng nhỏ nghĩa là đặc tính càng dốc

Khi Rf = 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên với β tn= ¿ −(k ϕ đm) 2

R u là giá trị lớn nhất

Như vậy khi thay đổi điện trở Rf ta được một họ đặc tính như hình vẽ với

Rf1<Rf2<Rf3<Rf4

Câu 7: Viết các biểu thức mô men, độ trượt tới hạn của động cơ điện không đồng bộ

ba pha và vẽ dạng đặc tính khi thay đổi điện trở rô to.

Khi thay đổi điện trở mạch roto thì độ trượt tới hạn của động cơ thay đổi, còn mô men tới hạn của động cơ không thay đổi

Biểu thức mô men tới hạn: Mth = ± 3U12

2ω1 x nm = const

Độ trượt tới hạn: Sth= R2'

x nm = var

Câu 8: Viết phương trình chuyển động của hệ truyền động điện và nêu các trạng thái công tác của hệ truyền động điện.

 Đối với hệ truyền động chuyển động quay

Nếu gọi Pđ là công suất động cơ sinh ra để tạo chuyển động thì nó sẽ bị tiêu hao một lượng PC để sinh công cho phụ tải phần công suất động Pđg còn lại dùng cho độ ổn định của hệ

Phương trình cân bằng công suất của hệ có dạng: Pđ = Pc +Pđg

Hệ chuyển động quay với tốc độ góc là ω thì động năng hệ tích lũy được sẽ là:

A = J ω22 Trong trường hợp tổng quát J phụ thuộc vào góc quay của bộ phận làm việc tức là J = f(α¿ thì ta có:

Pđg = dA dt = Jω dω dt + ω22 dJ dt = Pd – Pc

Mđg = Md – Mc = Jω dω dt + ω2 dJ dt

Vì ω = dα dt → dt = dα ω nên phương trình có thể viết lại như sau:

Mđg = Md – Mc = Jdω dt + ω22 dJ dα Trường hợp J = const ta có: Mđg = Md – Mc = J dω dt

Đây là phương trình đối với hệ chuyển động quay, từ phương trình này ta có:

Mđg > 0 khi Mđ > Mc thì dω dt > 0 : hệ tăng tốc

Mđg < 0 khi Mđ < Mc thì dω dt < 0 : hệ giảm tốc

Mđg = 0 khi Mđ > Mc thì dω dt > 0 : hệ làm việc xác lập với ω=ωxl

Câu 12: Viết các biểu thức mô men, độ trượt tới hạn của động cơ điện không đồng

bộ ba pha và vẽ dạng đặc tính khi thay đổi tần số nguồn.

Nếu cung cấp cho động cơ bằng 1 nguồn điện có tần số thay đổi thì tốc độ động cơ thay đổi và dạng đặc tính cơ cũng thay đổi

Biểu thức mô men tới hạn: Mth = ± 3U12

2ω1 x nm = ± 3

8π L nm(

U1

f1 )

2

= var

Độ trượt tới hạn: Sth= R2'

x nm = R2'

2π f1 L nm = var

Câu 13: Viết phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song

và vẽ dạng đặc tính cơ khi thay đổi từ thông động cơ

Phương trình đặc tính: U = I (Rư + Rf) +E (1)

k ∅ I (3) ( PT đặc tính cơ – điện)

Thay (4) vào (3)

→ω=¿ k ∅ U −Rư +R f

Câu 19: Vẽ sơ đồ nguyên lý, viết phương trình và vẽ dạng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song (độc lập).

Nếu nguồn 1 chiều có công suất và điện áp ko đổi thì mạch kích từ đc mắc song song với mạch phần ứng

Sơ đồ nguyên lý động cơ kích từ song song

Nếu nguồn 1 chiều có công suất không đủ lớn thì nguồn kích từ phải độc lập với nguồn phần ứng

Sơ đồ nguyên lý động cơ kích từ độc lập

U1 = E + (Ru + Rf)Iư (1)

Trong đó:

U1 điện áp phần ứng

Rư điện trở mạch phần ứng

Rf điện trở phụ mắc thêm vào mạch phần ứng

Iư dòng điện phần ứng (I)

Sức điện động được xác định theo biểu thức:

E = 2πa pN ∅ω = k∅ω (2)

Trong đó:

p: số đôi cực từ chính

N: tổng số thanh dẫn của cuộn dây phần ứng

a: số mạch nhánh song song

∅: từ thông kích từ dưới một cực

ω: tốc độ góc

k: hệ số cấu tạo động cơ

Thay (2) vào (1) ta có:

ω=¿ U1

R ư + R f k∅ I (3) Mặt khác: Mdt = 2πa pN ∅I = k ∅I

→ I = M dt

Thay (4) vào (3):

ω=¿ k ∅ U1 −R ư + R f

(k ∅)2Mdt

Khi I=0, M = 0 ta có: ω=¿ U1

k ∅ = ω0 tốc độ không tải lý tưởng

ω=0ta có: I = U1

R ư +R f = Inm

M = K∅ Inm = Mmn

Đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ (b) của động cơ 1 chiều kích từ song song

Đặc tính cơ điện (a) và đặc tính cơ (b) của động cơ 1 chiều kích từ độc lập

Câu 20: Viết các biểu thức mô men, độ trượt tới hạn của động cơ điện không đồng

bộ ba pha và vẽ dạng đặc tính khi thay đổi số đôi cực.

Ta có: ω1 = 2π f1

p = var Biểu thức mô men tới hạn: Mth = ± 3U12

2ω1 x nm = const

Độ trượt tới hạn: Sth= R2'

x nm = const

Bài 1,2,3,4: Động cơ điện không đồng bộ roto lồng sóc với các thông số sau:

P đm = 28 KW ; U 1đm = 380 V ; n đm = 1460 vg/ph : λ M = 2,3 ; λ kđ = 1,4 Tính toán các thông số: ω đm =? ; M đm =? ;s đm =? ;M kđ =?; M th =?

ω đm= n đm

9,55= 14609,55=152,88(rad/ s)

M đm=P đm

ω đm= 28.10152,883=183,15(N /m)

n1=60 f1

S đm=n1−n đm

n1 =3000−14603000 =0,51

M kđ = λ kđ .M đm =1,4∗183,15=256,41(N /m)

Bài 5,6,7,8: Động cơ điện một chiều kích từ song song có các thông số sau:

P đm = 6.6 KW ; U đm = 220 V ; n đm = 2200 vg/ph : η đm = 0,85 ; J = 0,07 kgm 2

Tính toán và xây dựng đặc tính cơ tự nhiên.

Dòng điện định mức là:

I đm= P đm

U đm η đm = 6,6 103

Tốc độ định mức là:

ω đm= n đm

9,55= 22009,55=230,36(rad /s)

Điện trở phần ứng là:

R ư= 12(1−η đm). U đm

I đm =12( 1−0,85 ) 22035,29=0,47 (Ω)

Từ thông định mức là:

k ϕ đm=U đm −I đm .R ư

Tọa độ điểm ko tải A (M = 0 ; ω=ω0)