Tiểu luận Động cơ và cơ sở truyền động điện

Tiểu luận Động cơ và cơ sở truyền động điện

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

CHƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆNNG I NH NG KHÁI NI M C B N H TRUY N Đ NG ĐI NỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỀN ĐỘNG ĐIỆN ỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 2

I.1 C u trúc chung và phân lo iấu trúc chung và phân loại ại 2

I.2 Khái ni m chung v đ c tính c c a đ ng c đi nệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ặc tính cơ của động cơ điện ơ của động cơ điện ủa động cơ điện ộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện 5

I.3 Đ c tính c c a máy s n xu tặc tính cơ của động cơ điện ơ của động cơ điện ủa động cơ điện ản xuất ấu trúc chung và phân loại 6

I.4 Các tr ng thái làm vi c c a h truy n đ ng đi nại ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ủa động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ộng cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện 7

I.5 Tính đ i các đ i lổi các đại lượng cơ học ại ượng cơ họcng c h cơ của động cơ điện ọc 9

I.6 Đi u ki n n đ nh c a h truy n đ ng đi nề đặc tính cơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ổi các đại lượng cơ học ịnh của hệ truyền động điện ủa động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ộng cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện 10

CHƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆNNG II Đ NG C ĐI NỘNG ĐIỆN ƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 12

II.1 Khái ni m và c u t o chungệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ấu trúc chung và phân loại ại 12

II.2 Nguyên lý ho t đ ng chung c a đ ng c đi nại ộng cơ điện ủa động cơ điện ộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện 12

II.3 Đ ng c đi n m t chi u.ộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ộng cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện 14

II.4 Đ ng c đi n xoay chi u không đ ng b ba pha.ộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ồng bộ ba pha ộng cơ điện 21

II.5 Đ ng c đi n xoay chi u đ ng b ba pha.ộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ồng bộ ba pha ộng cơ điện 25

II 6 Đ ng c tuy n tínhộng cơ điện ơ của động cơ điện ến tính 27

CHƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆNNG III TÍNH CH N H TRUY N Đ NG ĐI NỌN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỀN ĐỘNG ĐIỆN ỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 28

III.1 Nh ng v n đ chungững vấn đề chung ấu trúc chung và phân loại ề đặc tính cơ của động cơ điện 28

III.2 Các ch đ làm vi c c a truy n đ ng đi nến tính ộng cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ủa động cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ộng cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện 28

III.3 Tính ch n công su t đ ng c cho nh ng truy n đ ng không đi u ch nh ọc ấu trúc chung và phân loại ộng cơ điện ơ của động cơ điện ững vấn đề chung ề đặc tính cơ của động cơ điện ộng cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ỉnh t c đốc độ ộng cơ điện 29

III.4 Tính ch n công su t đ ng c cho truy n đ ng có đi u ch nh t c đọc ấu trúc chung và phân loại ộng cơ điện ơ của động cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ộng cơ điện ề đặc tính cơ của động cơ điện ỉnh ốc độ ộng cơ điện 30

III.5 Ki m nghi m công su t đ ng cểm nghiệm công suất động cơ ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ấu trúc chung và phân loại ộng cơ điện ơ của động cơ điện 31

CH ƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NG I NH NG KHÁI NI M C B N H TRUY N Đ NG ĐI N ỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỀN ĐỘNG ĐIỆN ỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

I.1 C u trỳc chung và phõn lo i ấu trỳc chung và phõn loại ại

I.1.1 C u trỳc chung ấu trỳc chung và phõn loại

H truy n đ ng đi n là m t t p h p g m nhi u thi t b nh : thi t b đi n,ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điện ập hợp gồm nhiều thiết bị như: thiết bị điện, ợng cơ học ồng bộ ba pha ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ến tớnh ịnh của hệ truyền động điện ư ến tớnh ịnh của hệ truyền động điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điệnthi t b đi n t , ph c v cho vi c bi n đ i năng lến tớnh ịnh của hệ truyền động điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ử, phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện – cơ cũng như gia ục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện – cơ cũng như gia ục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện – cơ cũng như gia ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ượng cơ họcng đi n – c cũng nh giaệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ơ của động cơ điện ưcụng truy n tớn hi u thụng tin đ đi u khi n quỏ trỡnh bi n đ i năng lề đặc tớnh cơ của động cơ điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ểm nghiệm cụng suất động cơ ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ểm nghiệm cụng suất động cơ ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ượng cơ họcng đú

C u trỳc chung c a h truy n đ ng đi n g m 2 ph n chớnh:ấu trỳc chung và phõn loại ủa động cơ điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ồng bộ ba pha ần chớnh:

Ph n l c ần lực ực : ph n l c là b ph n bi n đ i và đ ng c truy n đ ng Cỏc b bi nần chớnh: ực là bộ phận biến đổi và động cơ truyền động Cỏc bộ biến ộng cơ điện ập hợp gồm nhiều thiết bị như: thiết bị điện, ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ộng cơ điện ơ của động cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điện ộng cơ điện ến tớnh

đ i thổi cỏc đại lượng cơ học ư#ng dựng là b bi n đ i mỏy đi n, b bi n đ i t , b bi n đ i đi n t ộng cơ điện ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điện ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ừ, bộ biến đổi điện tử ộng cơ điện ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ử, phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện – cơ cũng như gia

Đ ng c đi n cú cỏc lo i: đ ng c m t chi u, đ ng c xoay chi u, đ ng c đ ngộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ại ộng cơ điện ơ của động cơ điện ộng cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điện ơ của động cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điện ơ của động cơ điện ồng bộ ba pha

b và đ ng c khụng đ ng b , cỏc lo i đ ng c đ c bi t khỏc…ộng cơ điện ộng cơ điện ơ của động cơ điện ồng bộ ba pha ộng cơ điện ại ộng cơ điện ơ của động cơ điện ặc tớnh cơ của động cơ điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện

Ph n đi u khi n ần lực ều khiển ển : bao g m cỏc c c u đo lồng bộ ba pha ơ của động cơ điện ấu trỳc chung và phõn loại ư#ng, cỏc b đi u ch nh truy nộng cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ỉnh ề đặc tớnh cơ của động cơ điện

đ ng và cụng ngh Ngoài ra cũn cỏc thi t b đi u khi n, đúng c t ph c v cụngộng cơ điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ến tớnh ịnh của hệ truyền động điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ểm nghiệm cụng suất động cơ ắt phục vụ cụng ục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện – cơ cũng như gia ục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện – cơ cũng như giangh và cho ngệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ư# ập hợp gồm nhiều thiết bị như: thiết bị điện,i v n hành Ngoài ra, cũn cú m t s h truy n đ ng đi n cú cộng cơ điện ốc độ ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điện ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ản xuất

m ch ghộp n i v i cỏc thi t b t đ ng khỏc trong m t dõy truy n s n xu t.ại ốc độ ới cỏc thiết bị tự động khỏc trong một dõy truyền sản xuất ến tớnh ịnh của hệ truyền động điện ực là bộ phận biến đổi và động cơ truyền động Cỏc bộ biến ộng cơ điện ộng cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ản xuất ấu trỳc chung và phõn loại

Về cấu trúc, một hệ thống truyền động điện (TĐĐ) nói chung bao gồm các khâu:

1 BBĐ: B bi n đ i, dựng đ bi n đ i lo i dũng đi n (xoay chi u thành m tộng cơ điện ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ểm nghiệm cụng suất động cơ ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ại ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ề đặc tớnh cơ của động cơ điện ộng cơ điệnchi u ho c ngề đặc tớnh cơ của động cơ điện ặc tớnh cơ của động cơ điện ư c l i), bi n đ i lo i ngu n (ngu n ỏp thành ngu n dũng ho cợng cơ học ại ến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ại ồng bộ ba pha ồng bộ ba pha ồng bộ ba pha ặc tớnh cơ của động cơ điện

ngượng cơ học ạic l i), bi n đ i m c đi n ỏp (ho cến tớnh ổi cỏc đại lượng cơ học ức điện ỏp (hoặc ệm chung về đặc tớnh cơ của động cơ điện ặc tớnh cơ của động cơ điện dũng điện), biến đổi số pha, biến đổi tầnsố

Cỏc bộ biến đổi thường dựng là mỏy phỏt điện, hệ mỏy phỏt - động cơ (hệ F-Đ), cỏcchỉnh lưu khụng điều khiển và cú điều khiển, cỏc bộ biến tần

2 Đ: Động cơ điện, dựng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ năng thành

điện năng (khi hóm điện)

Các động cơ điện thường dùng là: động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha rôtodây quấn hay lồng sóc; động cơ điện một chiều kích từ song song, nối tiếp hay kích từbằng nam châm vĩnh cữu; động cơ xoay chiều đồng bộ

3 TL: Khâu truyền lực, dùng để truyền lực từ động cơ điện đến cơ cấu sản xuất

hoặc dùng để biến đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh tiến hay lắc) hoặc làm phùhợp về tốc độ, mômen, lực

Để truyền lực, có thể dùng các bánh răng, thanh răng, trục vít, xích, đai truyền, các

bộ ly hợp cơ hoặc điện từ

4 CCSX: Cơ cấu sản xuất hay cơ cấu làm việc, thực hiện các thao tác sản xuất và

công nghệ (gia công chi tiết, nâng - hạ tải trọng, dịch chuyển )

5 ĐK: Khối điều khiển, là các thiết bị dùng để điều khiển bộ biến đổi BBĐ, động

cơ điện Đ, cơ cấu truyền lực

Khối điều khiển bao gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và côngnghệ, các khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm (các rơle, công tắc tơ) haykhông có tiếp điểm (điện tử, bán dẫn) Một số hệ truyền động điện tự động (TĐĐ TĐ)khác có cả mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác như máy tính điều khiển, các

bộ vi xử lý, PLC

Các thiết bị đo lường, cảm biến (sensor) dùng để lấy các tín hiệu phản hồi có thể làcác loại đồng hồ đo, các cảm biến từ, cơ, quang

I.1.2 Phân lo i ại

Tuy nhiên trong thực tế, không phải hệ truyền động nào cũng có đầy đủ cấu trúcnhư đã trình bày trên Cho nên có thể phân loại hệ truyền động điện như sau:

a) Theo đặc điểm của động cơ điện:

- Truyền động điện một chiều: Dùng động cơ điện một chiều Truyền động điện

một chiều sử dụng cho các máy có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ và mômen, nó cóchất lượng điều chỉnh tốt

Tuy nhiên, động cơ điện một chiều có cấu tạo phức tạp và giá thành cao, hơn nữa nóđòi hỏi phải có bộ nguồn một chiều, do đó trong những trường hợp không có yêu cầucao về điều chỉnh, người ta thường chọn động cơ không đồng bộ (KĐB) để thay thế

- Truyền động điện không đồng bộ: Dùng động cơ điện xoay chiều không đồng

bộ Động cơ không đồng bộ ba pha có ưu điểm là có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vận

hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha Tuy nhiên,trước đây các hệ truyền động động cơ không đồng bộ lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ do việcđiều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ có khó khăn hơn động cơ điện một chiều.Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp chế tạo các thiết

bị bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử tin học, truyền động không đồng bộ phát triểnmạnh mẽ và được khai thác các ưu điểm của mình, đặc biệt là các hệ có điều khiển tần

số Những hệ này đã đạt được chất lượng điều chỉnh cao, tương đương với hệ truyềnđộng một chiều

- Truyền động điện đồng bộ: Dùng động cơ điện xoay chiều đồng bộ ba pha.

Động cơ điện đồng bộ ba pha trước đây thường dùng cho loại truyền động không điềuchỉnh tốc độ, công suất lớn hàng trăm KW đến hàng MW (các máy nén khí, quạt gió,bơm nước, máy nghiền.v.v )

Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp điện tử, động cơ đồng bộ đượcnghiên cứu ứng dụng nhiều trong công nghiệp, ở mọi loại giải công suất từ vài trăm W(cho cơ cấu ăn dao máy cắt gọt kim loại, cơ cấu chuyển động của tay máy, người máy)đến hàng MW (cho các truyền động máy cán, kéo tàu tốc độ cao )

b) Theo tính năng điều chỉnh:

- Truyền động không điều chỉnh: Động cơ chỉ quay máy sản xuất với một tốc độ

nhất định

- Truyền có điều chỉnh: Trong loại này, tuỳ thuộc yêu cầu công nghệ mà ta có

truyền động điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh mômen, lực kéo và truyền độngđiều chỉnh vị trí

c) Theo thiết bị biến đổi:

- Hệ máy phát - động cơ (F-Đ): Động cơ điện một chiều được cấp điện từ một máy

phát điện một chiều (bộ biến đổi máy điện)

Thuộc hệ này có hệ máy điện khuếch đại - động cơ (MĐKĐ - Đ), đó là hệ có BBĐ

là máy điện khuếch đại từ trường ngang

- Hệ chỉnh lưu - động cơ (CL - Đ): Động cơ một chiều được cấp điện từ một bộ

chỉnh lưu (BCL) Chỉnh lưu có thể không điều khiển (Điôt) hay có điều khiển(Thyristor)

d) Một số cách phân loại khác:

Ngoài các cách phân loại trên, còn có một số cách phân loại khác như truyền độngđảo chiều và không đảo chiều, truyền động đơn (nếu dùng một động cơ) và truyềnđộng nhiều động cơ (nếu dùng nhiều động cơ để phối hợp truyền động cho một cơ cấucông tác), truyền động quay và truyền động thẳng,

I.2 Khái ni m chung v đ c tính c c a đ ng c đi n ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ều khiển ặc tính cơ của động cơ điện ơ của động cơ điện ủa động cơ điện ộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện

Đặc tính cơ của động cơ điện là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen của động cơ:

ω = f(M)

Đặc tính cơ của động cơ điện chia ra đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo.Dạng đặc tính cơ của mỗi loại động cơ khác nhau thì khác nhau

Đặc tính cơ tự nhiên: Đó là quan hệ ω = f(M) của động cơ điện khi các thông số

như điện áp, dòng điện của động cơ là định mức theo thông số đã được thiết kế chế

tạo và mạch điện của động cơ không nối thêm điện trở, điện kháng Như vậy mỗi động cơ chỉ có một đặc tính cơ tự nhiên.

Đặc tính cơ nhân tạo: Đó là quan hệ ω = f(M) của động cơ điện khi các thông số

điện không đúng định mức hoặc khi mạch điện có nối thêm điện trở, điện kháng

hoặc có sự thay đổi mạch nối Mỗi động cơ có thể có nhiều đặc tính cơ nhân tạo.

Ngoài đặc tính cơ, đối với động cơ điện một chiều người ta còn sử dụng đặc tính cơđiện Đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong mạch động cơ:

ω = f(I) hay n = f(I)

Trong hệ truyền động điện bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng lượng điện - cơ.Chính quá trình biến đổi này quyết định trạng thái làm việc của động cơ điện Người

truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành công suất cơ

Tuỳ thuộc vào biến đổi năng lượng trong hệ mà ta có trạng thái làm việc của động

cơ gồm: Trạng thái động cơ và trạng thái hãm

Để đánh giá và so sánh các đặc tính cơ, người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính

cơ β và được tính:

β= ΔMM

ΔMω

Nếu |β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) β|β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) bé thì đặc tính cơ là mềm (|β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) β |β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) < 10) )

Nếu |β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) β|β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) lớn thì đặc tính cơ là cứng (|β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) β |β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) = 10) ÷ 10) 0) )

Khi |β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) β |β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) = ∞ thì đặc tính cơ là nằm ngang và tuyệt đối cứng

Đặc tính cơ có độ cứng β càng lớn thì tốc độ càng ít bị thay đổi khi mômen thay đổi

Ở hình vẽ dưới, đường đặc tính cơ 1 cứng hơn đường đặc tính cơ 2 nên với cùng mộtbiến động ΔP) M thì đặc tính cơ 1 có độ thay đổi tốc độ ΔP) ω1 nhỏ hơn độ thay đổi tốc độΔP) ω2 cho bởi đặc tính cơ 2

I.3 Đ c tính c c a máy s n xu t ặc tính cơ của động cơ điện ơ của động cơ điện ủa động cơ điện ản xuất ấu trúc chung và phân loại

Đặc tính cơ biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ quay và mômen quay:

ω = f(M) hoặc n = F(M)Trong đó: ω - Tốc độ góc (rad/s)

a Các dạng đặc tính cơ của máy sản xuất:

1: Đặc tính cơ ứng với q = -1

2: Đặc tính cơ ứng với q = 0)

3: Đặc tính cơ ứng với q = 1

4: Đặc tính cơ ứng với q = 2

b Dạng đặc tính cơ của máy sản xuất có tính thế năng

c Dạng đặc tính cơ của máy sản xuất có tính phản kháng

Dạng đặc tính cơ của một số máy sản xuất

q = -1: mômen tỉ lệ nghịch với tốc độ, các cơ cấu dịch chuyển, cơ cấu ly tâm, cơ cấudịch chuyển, máy cuộn…

q = 1: mômen tỉ lệ thuận với tốc độ, thực tế ít gặp Ví dụ máy phát một chiều tảithuần trở

q = 2: mômen tỷ lệ bậc hai với tốc độ là đặc tính của các máy bơm, quạt gió

I.4 Các tr ng thái làm vi c c a h truy n đ ng đi n ại ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ủa động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ều khiển ộng cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện

Trong hệ truyền động điện tự động bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng lượngđiện năng thành cơ năng hoặc ngược lại Chính quá trình biến đổi này quyết định trạngthái làm việc của hệ truyền động điện Có thể lập bảng sau:

1

2

= 0) < 0) = |β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) Pcơ |β| bé thì đặc tính cơ là mềm (|β | < 10) Hãm động năng

có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành

máy Công suất cơ này có giá trị dương nếu như mômen động cơ sinh ra cùng chiềuvới tốc độ quay

Ở trạng thái máy phát: thì ngược lại, khi hệ truyền động làm việc, trong một điềukiện nào đó cơ cấu công tác của máy sản xuất có thể tạo ra cơ năng do động năng hoặcthế năng tích lũy trong hệ đủ lớn, cơ năng đó được truyền về trục động cơ, động cơtiếp nhận năng lượng này và làm việc như một máy phát điện Công suất điện có giá trị

âm nếu nó có chiều từ động cơ về nguồn, công suất cơ có giá trị âm khi nó truyền từmáy sản xuất về động cơ và mômen động cơ sinh ra ngược chiều với tốc độ quay Mômen của máy sản xuất được gọi là mômen phụ tải hay mômen cản Nó cũngđược định nghĩa dấu âm và dương, ngược lại với dấu mômen của động cơ

Phương trình cân bằng công suất của hệ TĐĐ là:

Pđ = Pc + ΔP) P

- Trạng thái động cơ gồm: chế độ có tải và chế độ không tải

Trạng thái động cơ phân bố ở góc phần tư thứ I, III của mặt phẳng ω(M)

- Trạng thái hãm có: Hãm không tải, Hãm tái sinh, Hãm ngược và Hãm động năng.Trạng thái hãm ở góc II, IV của mặt phẳng ω(M)

- Hãm ngược: Pđiện > 0) , Pcơ < 0) , điện năng và cơ năng chuyển thành tổn thất ΔP) P.

I.5 Tính đ i các đ i l ổi các đại lượng ại ượng c h c ng ơ của động cơ điện ọc

I.5.1 Mômen và l c quy đ i ực ổi các đại lượng

Quan niệm về sự tính đổi như việc dời điểm đặt từ trục này về trục khác của mômenhay lực có xét đến tổn thất ma sát ở trong bộ truyền lực Thường quy đổi mômen cản

+ Điều kiện quy đổi: đảm bảo cân bằng công suất trong phần cơ của hệ TĐĐ:

- Khi năng lượng truyền từ động cơ đến máy sản xuất:

Ptr = Pc + ΔP) P

tĩnh quy đổi và tốc độ góc trên trục động cơ)

ΔP) P là tổn thất trong các khâu cơ khí

Nếu tính theo hiệu suất hộp tốc độ đối với chuyển động quay:

ρ= ω

Khi năng lượng truyền từ máy sản xuất tới động cơ :

Ptr = Pc – ΔP) P

I.5.2 Quy đ i môment quán tính và kh i l ổi các đại lượng ối lượng quán tính ượng ng quán tính

Điều kiện quy đổi: bảo toàn động năng tích luỹ trong hệ thống:

22Nếu sử dụng sơ đồ tính toán phần cơ dạng đơn khối, và áp dụng các điều kiện trên

ta có:

I.6 Đi u ki n n đ nh c a h truy n đ ng đi n ều khiển ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ổi các đại lượng ịnh của hệ truyền động điện ủa động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ều khiển ộng cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện

Ta có phương trình momen động học của hệ truyền động điện là

M đg=M −M c=J dωω

dωt

định Điểm làm việc xác lập là giao điểm của đặc tính cơ của động cơ điện ω(M) với

hai đặc tính cơ trên cũng là điểm làm việc xác lập ổn định mà phải có điều kiện ổnđịnh, người ta gọi là ổn định tĩnh hay sự làm việc phù hợp giữa động cơ với tải

Để xác định điểm làm việc, dựa vào phương trình động học:

CH ƯƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NG II Đ NG C ĐI N ỘNG ĐIỆN ƠNG I NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ỆM CƠ BẢN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN II.1 Khái ni m và c u t o chung ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ấu trúc chung và phân loại ại

Động cơ điện là thiết bị biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học Ngàynay, động cơ điện có mặt ở hầu hết mọi nơi và được sử dụng rộng rãi Như máy hútbụi, máy giặt, quạt điện, máy bơm nước…

Xét về cấu tạo chung, động cơ điện bao gồm hai thành phần chính:

Phần đứng yên gọi là stator có thể là nam châm vĩnh cửu hoặc là các cuộn dây Phần chuyển động hay gọi là rotor có thể là lõi sắt từ, các cuộn dây hoặc nam châm

II.2 Nguyên lý ho t đ ng chung c a đ ng c đi n ại ộng cơ điện ủa động cơ điện ộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện

Phần lớn các động cơ điện họat động theo nguyên lý điện từ Nguyên lý cơ bản đó

là có một lực cơ học trên một cuộn dây có dòng điện chạy qua nằm trong một từtrường Lực này theo mô tả của định luật lực Lorentz và vuông góc với cuộn dây và cảvới từ trường

Như vậy, ta có sơ đồ chuyển đổi từ năng lượng điện thành cơ năng như sau:

Năng lượng điện -> Từ trường -> Cơ năng.

H= B

μ0

Để tìm lực từ tác dụng lên các hạt mang điện chuyển

động, ta áp dụng định luật Lorentz: “khi một vật dẫn

mang dòng điện đặt trong từ trường thì nó sẽ chịu tác

động của một lực cảm ứng, lực này tính theo công

dωt

Ta xét một dây dẫn mang dòng điện dài vô hạn và thẳng Khi đó quanh nó sẽ tồn tạimột từ trường, và để tính từ trường tại khoảng cách r cho trước, ta dùng công thức địnhluật Boit – Savart :

dωB= μ0

4 π μ

I dωl sinθ

r2

‘‘quay sao cho nút chai tiến theo chiều dòng điện, khi đó chiều quay của nút chai sẽchỉ chiều của vector cảm ứng từ’’

Trong quá trình động cơ điện hoạt động, nhiệt do động cơ sinh ra sẽ gây tổn hao tớiđộng cơ và làm ảnh hưởng tới các bộ phận, thiết bị trong đó Người ta chia ra làm 2loại tổn hao :

Tổn hao đồng, gây ra do điện trở của cuộn dây, làm phát nhiệt trên chính cuộn dây

nhiệt

Phát nhiệt còn phụ thuôc vào chế độ làm việc của động cơ:

Chế độ làm việc định mức ngắn hạn, nhiệt độ thăng giáng ít

nhiệt độ làm việc

II.3 Đ ng c đi n m t chi u ộng cơ điện ơ của động cơ điện ệm chung về đặc tính cơ của động cơ điện ộng cơ điện ều khiển

II.3.1 C u t o và nguyên lý ho t đ ng ấu trúc chung và phân loại ại ại ộng cơ điện

Stator, phần tĩnh, là các cực lồi ghép từ lá thép kỹ thuật điện, và các cuộn dây quấnxung quanh

Rotor, phần ứng, là các cuộn dây đặt giữa các rãnh

Nguyên tắc hoạt động :

Pha 1: Từ trường của rotor

cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau

tạo ra chuyển động quay của

rotor

Pha 2: Rotor tiếp tục quay Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ

đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1

Từ trường tạo ra có dạng đập mạch, hiệu suất hoạt động thấp

Có 3 phương pháp nâng cao hiệu suất hoạt động:

- Tăng số cuộn dây;

điện kích từ độc lập được trình bày trên hình sau:

Theo sơ đồ nguyên lý trên hình ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp

của mạch phần ứng (rôto) như sau:

Sức điện động phần ứng tỷ lệ với tốc độ quay của rôto:

K= pN/(2πa) là hệ số kết cấu của động cơ a) là hệ số kết cấu của động cơ

Φ - Từ thông qua mỗi cực từ

p - Số đôi cực từ chính

N - Số thanh dẫn tác dụng của cuộn ứng

a - Số mạch nhánh song song của cuộn ứng