BAI-TAP-1-1

- Dựng đặc tính cơ của động cơ điện với điện trở phụ r = 4Ω mắc vào phần ứng... * Dựng đặc tính cơ của động cơ điện với điện trở phụ r = 4Ω mắc vào phần ứng.. - Tốc độ động cơ điện ứng v

CHƯƠNG I: ĐẶC TÍNH CƠ MÁY SẢN XUẤT, TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Bài 1: Cho một vật có khối lượng m = 500kg , g = 9,81m/s 2 Tỷ số truyền i = 10, đường kính quán tính D t = 0,2m Hiệu suất của bộ biến đổi là 0,9 Nếu vật có thể

đi lên và có tốc độ tối thiểu = 0,5 m/s thì phải chọn động cơ có M đm và tốc độ là bao nhiêu ?

GIẢI

 V=0,5m/s = 30m/phút ;

0,1 2

t t

t n

Bài 2: Một vật có m = 500 kg, g = 9,81 m/s 2 di chuyển với vận tốc bằng 1 m/s, J t =

500 kg/m 2 , i bt = 100, GD 2 = 100kgm 2 Hãy quy đổi Moment quán tính của hệ thống

về đầu trục động cơ.

GIẢI Bài 3: Cho một động cơ có GD 2 = 100 kgm 2 , n đ = 720 v/phút, i = 10, một phần tử chuyển động quay có J = 15kgm 2 , một vật chuyển động thẳng có G = 500Kg với vận tốc 2 m/s Tính Moment quán tính quy đổi về đầu trục động cơ

GIẢI Bài 4: Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền cho một hệ thống dùng băng tải để chuyển hàng từ nơi này đến nơi khác cho biết: F = 1110kg (lực kéo băng tải), vận tốc băng tải v bt = 0,47m/s Băng tải làm việc một chiều, tải coi như ổn định Tính Moment cản trên đầu trục động cơ Biết rằng n đc = 1400v/phút

GIẢI

Đặt: P là công suất trên tải

η là hiệu chọn ( η = 10% = 0.1 ) ( hiệu suất băng tải )

P dc là công suất động cơ

* Công suất trên băng tải :

P = F.v bt = 1110 * 0.47 = 521.7 W

* Công suất động cơ :

P dc = P

W52711

.0

7.521

η

* Động cơ không trực tiếp kéo băng tải mà phải thông qua bộ truyền lực nên

hiệu suất bằng 0.87

b

M

n d

P dc =

KW687.0

5271P

10

*655,9n

P55,9

3

Bài 5: Một động cơ khởi động cho một cơ cấu (từ tốc độ = 0) đến tốc độ n = 800V/phút, rồi sau đó cùng với phanh cơ khí, nó làm giảm tốc cơ cấu về trạng thái đứng yên Hãy xác định thời gian tăng tốc và giảm tốc của truyền động nếu cho biết :

Moment tĩnh do lực ma sát sinh ra Mc = 80Nm.

Moment quán tính của truyền động (động cơ, cơ cấu và sản phẩm) qui đổi về t rục động cơ là : J = 6,25Kgm 2

Momet do phanh cơ khí sinh ra M h = 280Nm

Đặc tính của động cơ có dạng như sau :

Động cơ sinh ra được những Moment sau :

Khi khởi động M a = 500Nm (điểm a)

Khi tốc độ đạt đến 800V/phút M b = 100Nm (điểm b)

Moment hãm đầu tiên M d = 400Nm (điểm d)

GIẢI

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU

Bài 6: Cho động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập với các thông số như sau: P đm = 25

kW, U đm = 220 V, I đm = 130.4 A, n đm = 2800 rpm, η = 87% Hãy xác định:

- Đặc tính cơ tự nhiên.

- Đặc tính cơ với các điện áp đầu vào là: U 1 = 50V, U 2 = 100V.

- Đặc tính cơ khi mắc thêm các điện trở r 1 = 1 Ω, r 2 = 2 Ω vào mạch phần ứng.

- Đặc tính cơ khi từ thông thay đổi: Φ1 = 0,9Φđm , Φ2 = 0,75Φđm

GIẢI

* Đặc tính cơ tự nhiên:

Đặt: A [ 0,w o ]

=> w 0 =

s/rad3147

.0

2

*280060

2

*n

=

π

=π

+KΦđm =

7.02

,293

1.0

*4,130220w

R

*IU

đm

u đm

220

*)100

871(

*5.0I

U

*) -1 (

*0.5

đm

đm đm

Đặt: B [ M đm, w đm ]

+ w đm =

s/rad2.29360

2

*280060

M đm =

Nm3.852

.293

10

*25w

đm

Vẽ hình đặc tính cơ.

* Đặc tính cơ với các điện áp đầu vào là: U 1 = 50V, U 2 = 100V.

Ta có: + w nt1 =

s/rad4.717.0

50

*K

.0

100

*K

10

*25w

.0

w nt1 =

s/rad37.1097

.0

)11.0(

*4.130220K

)rR(

*IU

đm

1 u đm

.0

)21.0(

*4.130220K

)rR(

*I

U

đm

2 u đm

.293

10

*25w

.0

220K

.0

1

*3.314

*wK

K

*wK

U

1

đm 0 1

đm 0

φ

=φ

=> A [ 0, 349.2 ]

+ M đm =

3.852.293

25000w

P

đm

+

s/rad7.3259

.0

2.293

*w

w

1

đm tnđn

.0

220K

.0

1

*3.314

*wK

K

*wK

U

2

đm 0 2

đm 0

φ

=φ

=> C [ 0; 419.1 ]

+ M đm =

3.852.293

25000w

.0

2.293

*w

w

2

đm tnđn

- Đặc tính cơ tự nhiên.

- Đặc tính cơ khi mắc thêm điện trở phụ r = 1,26 Ω vào mạch phần ứng.

GIẢI

* Đặc tính cơ tự nhiên.

Ta có:

A30220

10

*6.6U

PI

dm

R I U

P M

ω

=

==28 Nm => B [ 230.38 ; 28 ]

Vẽ đặc tính cơ.

* Đặc tính cơ khi mắc thêm điện trở phụ r = 1,26 Ω vào mạch phần ứng

P M

.0

)26.126.0(

*30220K

)rR(

*IU

đm

u đm

- Hệ số thay đổi từ thông ứng với moment tải M c =0,25M đm và tốc độ ω1 =150 rad/s

- Tính dòng điện tương ứng với trường hợp trên.

u dm dm dm

R I U K

150

dm

1 0

* Tính dòng điện tương ứng với trường hợp trên.

Bài 9: Động cơ một chiều kích từ độc lập có: P đm = 16 kW, U = 220 V, I đm = 70 A,

n =1000 vòng/phút Xác định ω khi M C = 0,6 M đm và R ưf = 0,52 Ω ; R ư = 0,28 Ω.

GIẢI

Theo đề bài ta có :

s/rad7.10460

2

*100060

2

*n

ω

Ta có : M đm =

Nm8.1527

.104

16000P

uf u đm

K

RRK

U

φ

+

−φ

=

ω

=> KΦđm =

57.17

.104

70

*)52.028.0(220I

*)RR(U

đm

đm uf u

ω+

−

Vận tốc của động cơ :

s/rad37.11068

.91)

57.1(

52.028.057.1

220M

)K(

RRK

U

2 c

2 đm

uf u đm

φ

+

−φ

=ω

=> n =

phút/vòng10532

60

*37

110

=π

Bài 10: Cho động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập với các thông số như sau: P đm = 14,7 kW, U đm = 220 V, I đm = 78,5A, n đm = 585 rpm, R u = 0,4 , Mp = 0,6M đm Hãy xác định điện trở khởi động để dòng điện trong khoảng I 2 =1,1 I đm , I 1 =1,7 I đm

3 3

Vậy:

( ) ( )

Bài 11: Động cơ một chiều kích từ độc lập có P đm = 2,2 kW, U đm = 110 V, I đm = 25,6 A,

n đm = 1430 v/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính nhân tạo với R ưf = 0,78 Ω.

110.25,6 25,60,4699

- Điểm không tải lí tưởng:

Tốc độ không tải lí tưởng:

®m 0

a) Tốc độ với đặc tính cơ tự nhiên.

b) Ta phải giảm điện áp đến giá trị nào để tốc độ là ωp

P đm = 13 kW, U đm = 220V, I đm = 66,8 A, n đm = 2400 rpm, R u = 0,162 Ω, ωp = 200 rad/s.

GIẢI

a) Tốc độ với đặc tính cơ tự nhiên.

Tốc độ định mức:

ñm ñm

n 2400 251,31 rad / s9,55 9,55

b) Ta phải giảm điện áp đến giá trị nào để tốc độ là ωp ?

Ta có: Tốc độ không tải ω =0 264, 296 rad / s( )

Mà:

ñm 0

Vậy: Phải giảm điện áp xuống còn 166,48V để tốc độ động cơ đạt 200 rad/s.

Bài 13: Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có các thông số: P đm = 17 kW, U đm = 220V, I đm = 94 A, ωđm = 65,97rad/s, R u = 0,207 Ω, R kt =0,10Ω, Hãy xác định:

- Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ

- Đặc tính cơ điện và đặc tính Moment theo dòng điện.

(sử dụng đặc tính vạn năng trong sách)

GIẢI

a) Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ:

* Điểm không tải lí tưởng:

- Tốc độ động cơ điện ứng với M c = 0,6 M đm khi đưa thêm điện trở phụ r = 4Ω, vào mạch phần ứng

- Giá trị điện trở phụ mắc nối tiếp với phần ứng khi tốc độ là ω1 = 125,6rad/s

- Dựng đặc tính cơ của động cơ điện với điện trở phụ r = 4Ω mắc vào phần ứng

−

4.16

220

*)81.01(

*5.0I

U

*)1(

*5.0R

đm

đm u

+

Nm78.196

.146

10

*9.2P

.146

)10.027.1(

*4.16220)

RR(IUK

dm

kt u dm dm

Ta có:

s/rad128)

78.19

*6.0(

*)

35.1(

10.0427.135.1

220M

)K(

RRRK

U

2 c

2 đm

kt uf u đm

φ

++

−φ

=

ω

=> n =

phút/vòng12222

60

*

128

=π

* Giá trị điện trở phụ mắc nối tiếp với phần ứng khi tốc độ là ω1 = 125,6rad/s

Ta có:

s/rad6.125)

78.19

*6.0(

*)

35.1(

10.0R27.135.1

220M

)K(

RRRK

U

2

uf c

2 đm

kt uf u đm

φ

++

* Dựng đặc tính cơ của động cơ điện với điện trở phụ r = 4Ω mắc vào phần ứng

=> w 0 =

s/rad8.16136.1

.1

)10.0427.1(

*4.16220K

)RrR(

*I

U

đm

kt u

đm

Φ

++

−

+

Nm78.196

.146

10

*9.2P

- Tốc độ động cơ điện ứng với điện áp bằng nửa điện áp định mức

- Tốc độ động cơ điện ứng với điện áp định mức, tải định mức và điện trở mắc nối tiếp vào phần ứng r =1,2Ω

2

*58560

2

*n

ω

kt u đm dm dm

)RR(

*IU

kt u dm dm

K

)RR(I5

)RRR(

*IU

K

ω

++

K

)RRR(IU

Φ

++

−

=ω

UR

2

đm m

và

7.1140

240I

I

1

=λ

=>

3.47.1lg

17.0

67.1lglg

=

=> có 4 cấp điện trở

R 1 =R u * λ= 0,29 Ω ;  r 1 =R 1 –R u =0,11 Ω

R 2 =R 1 * λ=0,5 Ω ;  r 2 =R 2 –R u =0,33 Ω

R 3 =R 2 * λ=0,86 Ω ;  r 3 =R 1 –R u =0,69 Ω

R 4 =R 3 * λ=1,47 Ω ;  r 3 =R 1 –R u =1,3 Ω

Bài 17: Động cơ điện 1C KTĐL chịu tải M p Hãy tính:

a) Tốc độ động cơ khi đặc tính cơ là tự nhiên.

b) Ta phải thêm vào mạch phàn ứng điện trở bao nhiêu để với điện áp U đm thì động cơ

có tốc độ ω1

P đm = 8 kW, U đm = 220V, I đm = 43 A, n đm =1400 rpm, R u = 0,41 Ω, M c = 0,6 M dm , ω1 = 100 rad/s.

.146

41.0

*43220R

IU

K

dm

u dm dm

.1

220K

dm

f u dm

)R41.0(

*5.54

*6.038.1

220)

K(

)RR(M6,0K

Φ

+

−Φ

=

=100

R f =3,05 Ω

Bài 18: Động cơ điện 1C KTĐL chịu tải phản kháng M c Hãy tính điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng để dòng hãm ngược ban đầu I h = -1,2I đm Tính dòng hãm ở cuối giai đoạn hãm P đm = 8 kW, U đm = 220V, I đm = 43 A, n đm =1400 rpm, R u = 0,41 Ω,

M c = 0,6 M dm , ω1 = 100 rad/s.

GIẢI

* Ta có:

ñm ñm

n 1400 146,5969 rad / s9,55 9,55

* Moment định mức:

3 ñm

Bài 19: Hãy xác định điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch phần ứng của động cơ một chiều kích từ độc lập 35kW; 220V; 185A; 575 rpm

a Khi hãm động năng với dòng điện hãm ban đầu bằng 2 lần định mức Biết trước rằng khi hãm động cơ làm việc với tải định mức.

b Hạ tải trọng với hai trường hợp:

− Hạ hãm ngược và đóng điện trở phụ vào mạch phần ứng

− Hạ hãm tái sinh có trả năng lượng về nguồn

Biết rằng tốc độ động cơ khi hạ tải trong hai trường hợp là n=750 rpm Momen phụ tải trên trục động cơ bằng 80% M đm

c Khi tải định mức, giảm từ thông = 1/3 từ thông định mức Xác định tốc độ động cơ.

d Khảo sát quá trình quá độ trong trường hợp hạ hãm tái sinh Xác định thời gian hãm tái sinh và vẽ đặc tính quá độ n = f(t), M = f(t).

0, 0833 R220

h h

UI

n đm =1400 rpm, R u = 0,41 Ω, M c = 0,6 M dm , ω1 = 100 rad/s.

GIẢI

Ta có:

ñm ñm

n 1400 146,6 rad / s

9, 55 9,55

Moment định mức:

3 ñm

ΦΩ

Bài 21: Một động cơ điện một chiều kích từ độc lập, đang làm việc trên đặc tính cơ

tự nhiên với M c = 30 Nm Động cơ có các thông số sau U đm = 220V, I đm = 30A, n đm =

1000 v/phút, P đm = 4KW Xác định trị số điện trở phụ cần thêm vào để động cơ đổi chiều quay sang tốc độ n = - 800v/phút và vẽ đặc tính cơ khi tốc độ n = -800v/phút.

GIẢI

Theo đề bài ta có:

s/rad7.10460

2

*1000

*220

40001

(I

U

*)I

*U

P1

(

R

đm

đm đm

đm

đm u

=>

27.17

.104

9.2

*30220R

IUK

dm

u dm dm

2

*800

−

=π

−

=

ω

Ta có:

30

*)27.1(

R9.227.1

220M

*)K(

RRK

U

2

h c

2 đm

h u đm

φ

+

−φ

=ω

= - 83.8

=> R h = 10.89Ω

Bài 22: Một động cơ kích từ độc lập có các tham số sau : P đm = 10KW, U đm = 110V,

I đm = 100A, n đm = 500v/phút Trang bị cho một cơ cấu nâng đang làm việc trên đường đặc tính tự nhiên với phụ tải Mc = 0,8 M đm và động cơ đã nâng hàng xong Hãy vẽ đặc tính cơ và xác định R f cần nối vào mạch phần ứng để động cơ hạ tải với tốc độ bằng 1/2 tốc độ nâng.

*110

100001

(

*5.0I

U

*)I

*U

P1

(

*5

0

R

đm

đm đm

đm

đm u

m m

U

rad s k

=> Điểm không tải lí tưởng A 0;53,79( )

4,09 4,092,95

m

c m

Bài 23: Một động cơ một chiều kích từ độc lập có các tham số sau : P đm = 4,2KW,

U đm = 220V, I đm = 20A, n đm = 500v/phút được trang bị cho một cơ cấu nâng Khi động cơ đang nâng tải trên đặc tính cơ tự nhiên Người ta đọc được giá trị dòng điện chạy trong mạch phần ứng 21A Để dừng tải lại người ta sử dụng hãm động năng kích từ độc lập Hãy vẽ đặc tính cơ và xác định trị số điện trở hãm dùng để

nối kín mạch phần ứng sao cho dòng điện hãm ban đầu nằm trong phạm vi cho phép.

Hãy vẽ đặc tính cơ và xác định giá trị R dùng để nối kín mạch phần ứng để động

cơ hạ tải trong trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm bằng 1/2 tốc độ nâng.

m m

m

m

U

rad s k

=> Điểm không tải lí tưởng A 0;53,57( )

=> Điểm phụ tải cơ B (52,36;80,21)

Khi đọc được giá trị dòng điện chạy trong mạch phần ứng 21A => từ thông thay đổi

M đm không đổi ta có đặc tính cơ:

Rh không thay đổi.

Bài 24: Một động cơ một chiều kích từ độc lập có các tham số sau :

P đm = 75kW, U đm = 440V, I đm = 194A, n đm = 1000rpm

a Vẽ đặc tính cơ tự nhiên & xác định độ cứng đặc tính cơ.

b Khi tải định mức, thêm điện trở phụ R f = 0,069Ω vào mạch phần ứng, xác định tốc

độ động cơ

c Động cơ đang làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên, tải giảm còn một nửa thì tốc độ động cơ là bao nhiêu Tính điện trở hãm ngược bằng cách đảo chiều cực tính điện áp phần ứng & công suất tối đa của điện trở hãm.

GIẢI

a) Vẽ đặc tính cơ tự nhiên & xác định độ cứng đặc tính cơ.

* Điểm không tải lí tưởng:

®

220

75,93 /2,8974

m m

U

rad s k

Bài 25: Một động cơ kích từ độc lập có P đm = 10KW, U đm = 110V, I đm = 100A,

n đm = 500v/phút Đang làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên với phụ tải M c = 0,8M đm Khi động cơ đang làm việc ổn định thì đột ngột điện áp giảm xuống còn 90V Hãy xác định tốc độ ổn định của động cơ lúc ban đầu rồi phân tích các trạng thái làm việc của động cơ khi chuyển từ tốc độ ban đầu đến tốc độ sau Xác định dòng điện chạy qua phần ứng động cơ và vẽ đặc tính cơ của động cơ tại thời điểm điện áp vừa thay đổi.

*110

100001

(

*5.0I

U

*)I

*U

P1

(

*5

0

R

đm

đm đm

đm

đm u

®

110

55 /2

m m

U

rad s k

Φ

=> Điểm không tải lí tưởng A 0;55( )

Moment quán tính của roto J A = 3,7 M c = 382Nm, J qđ = 6,3 kgm 2

Động cơ khởi động gián tiếp qua các cấp R f và đòng điện lớn nhất trong qua trình khởi động là : I 1 = 2,5I đm = 300A.

Hãy xác định các cấp R và thời gian khởi động.

GIẢI

®m ®m u

m

m

n

rad s k

3 3

4 4

5 5

R = R = R = 0,05=0,231

35

R = R = R = 0,05=0,385

35

Bài 27: Một động cơ một chiều kích từ độc lập có P đm = 4KW, U đm = 220V, I đm = 20A,

n = 1000V/phút Động cơ khởi động với M c = 0,8 M đm Dòng điện lớn nhất trong quá trình khởi động I 1 = 50A Hãy xác định số cấp khởi động và xác định giá trị của R cần cắt ra khi chuyển đặc tính.

GIẢI

®m ®m u

m

m

n

rad s k

( )

( ) ( ) ( )

3 3

4 4

R = R = R = 0,5=2,31

35

Xác định độ cứng của đường đặc tính cơ tự nhiên.

Xác định tốc độ khi giảm từ thông còn 2/3Φđm với phụ tải là định mức và điện trở phụ trong mạch phần ứng bằng 0.

GIẢI

* Xác định độ cứng của đường đặc tính cơ tự nhiên.

Theo đề bài ta có:

s/rad7.10460

2

*1000

ω

07.47

.104

072.0

*194440R

IUK

dm

u dm dm

.0

)07.4(R

)K

* Xác định tốc độ khi giảm từ thông còn 2/3Φđm với phụ tải là định mức và điện trở phụ trong mạch phần ứng bằng 0.

60

*15.162

=π

Bài 29: Một động cơ một chiều kích từ nối tiếp đang làm việc ở trạng thái động cơ trên đường đặc tính cơ tự nhiên, người ta đo được dòng điện chạy qua động cơ bằng 18A Để hãm dừng nhanh động cơ, người ta áp dụng biện pháp đảo ngược cực tính điện áp phần ứng và nối thêm R f Hãy tính R f bằng bao nhiêu để dòng điện hãm ban đầu ≤ 2,5I đm

Tham số của động cơ: U đm = 220V; R ư = 0,5 Ω và R kt =

1 2

R ư = 0,25 Ω.

GIẢI

CHƯƠNG 3: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ.

Bài 30: Động cơ dị bộ rotor dây quấn chịu tải định mức Mạch rotor đươc nối thêm điện trở R S ’ Hãy tính tốc độ của động cơ:

P dm = 22,5KW; U dm = 380V/220V/50Hz; n dm = 1460 v/p; 2p = 4; R 1 = 0,2Ω; R 2 ’ = 0,24Ω; X 1

= 0,39Ω; X’ 2 = 0,46Ω; R S ’= 1,2Ω;

GIẢI

Ta có:

Khi mắc thêm điện trở phụ vào rotor thì dòng khởi động sẽ giảm đi:

Vì thế Moment khởi động cũng sẽ thay đổi theo:

Vậy tốc độ của động cơ khi khởi động:

Bài 31: Động cơ dị bộ rotor dây quấn chịu tải định mức Mạch stator có nối thêm trở kháng X Hãy tính tốc độ của động cơ:

P dm = 22,5KW; U dm = 380V/220V / 50Hz; n dm = 1460 v/p; 2p = 4; R 1 = 0,2Ω; R 2 ’ = 0,24Ω;

X 1 = 0,39Ω; X’ 2 = 0,46Ω; X = 0,75Ω.

GIẢI

Ta có:

Khi mắc thêm trở kháng vào stator thì dòng khởi động sẽ giảm đi:

Vì thế Moment khởi động cũng sẽ thay đổi theo:

Vậy tốc độ của động cơ khi khởi động:

Bài 32: Cho động cơ điện không đồng bộ ba pha rôto dây quấn có các số liệu như sau:

Bài 33: Động cơ dị bộ 3 pha chịu tải M P Ta thay đổi nhanh điện áp lưới về giá trị

U 11 , U 12 với tần số không đổi Hỏi tốc độ của động cơ thay đổi như thế nào?

P dm = 3 KW; U dm = 380V/220V / 50Hz; n dm = 1420 rpm; R 1 = 0,81Ω; R 2 ’ = 0,91Ω; L 1 = L’ 2 = 8,85 mH; 2p = 4; M P = 15Nm; U 11 = 340V; U 12 = 300V;