CƠ sở TDD ( đề CƯỞNG 2017 đại học hàng hải )

đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải. đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.đê cương cơ sở truyền động điện đại học hàng hải.

ĐỀ CƯƠNG CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Chương 1: Khái niệm chung về truyền động điện

Câu 1: Trình bày khái niệm về hệ truyền động điện Vẽ và thuyết minh kết cấu cơ bản của hệ truyền động điện

1 Khái niệm

Truyền động điện là tổ hợp gồm các thiết bị điện và cơ, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ và điều khiển quá trình biến đổi năng lượng

2 Vẽ sơ đồ

3 Thuyết minh

 BĐ: Bộ biến đổi có chức năng biến đổi dòng điện và điện áp lưới thành dòng điện và điện áp có tần số thích hợp với động cơ thực hiện

 Đ: Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng

 TBL: Thiết bị truyền lực phối hợp giữa đông cơ với máy sản xuất

 M: Máy sản xuất thực hiện sinh công hữu ích

 ĐK: Bộ điều khiển nhằm thu thập thông tin và điều khiển quá trình biến đổi năng lượng

Câu 2: Trình bày khái niệm về mô men cản Hãy nêu các dạng mô men cản thường gặp

 M4 : thành phần mô men cản sinh ra do chuyển động đặc biệt

2 Các dạng mômen cản

- Mô men phản kháng:

M ω

2

- Mô men cản thế năng:

M ω

M C

M C0

1

2

- Mômen cản phụ thuộc vào tốc độ

(1) Mô men cản không phụ thuộc tốc độ Mc = const

(2) Mô men cản tỷ lệ bậc nhất với tốc độ Mc = k

(3) Mô men cản tỷ lệ bậc hai với tốc độ Mc = k

(4) Mô men cản tỷ lệ nghịch với tốc độ Mc =

- Mô men cản phụ thuộc vào hành trình

- Mômen cản phụ thuộc vào thời gian

Câu 3: Vẽ một cơ cấu cơ học điển hình của hệ truyền động điện Quy đổi

mô men cản về trục động cơ điện

2 Tính toán quy đổi mô men cản về trục động cơ điện

- Công suất của hệ trước và sau khi quy đổi là không thay đổi

- Công suất trên trục động cơ: Pđ = Mđ đ = Mc đ

- Công suất trên trục trống tời: Pt = Mt t

 Hiệu suất:  = =

  

Câu 4: Vẽ một cơ cấu cơ học điển hình của hệ truyền động điện Quy đổi

mô men quán tính về trục động cơ điện

- Động cơ có mô men quán tính là Jđ, tốc độ góc là

- Tang trống quay có mô men quán tính Jt , tốc độ góc là t

- Theo định luật bảo động năng của hệ không thay đổi, ta có:

2 2

2 2

2

2 2

2 2

1

2

d t

t n n n d

t t d n n n

2 2

2 2

i

J i J J

J

t t n

n n

d J M M

+

Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện Câu 6: Định nghĩa về đặc tính cơ, nêu khái niệm về các đặc tính cơ tĩnh, đặc tính cơ động, đặc tính cơ điện, đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo của động cơ điện trong hệ TDĐ

1 Định nghĩa đặc tính cơ:

- Là mối quan hệ giữa tốc độ n hoặc ω với mô men sinh ra của động cơ hoặc của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của động cơ hoặc máy sản xuất

n=f(M) hoặc =f(M)

2 Khái niệm các đặc tính cơ:

- Đặc tính cơ tĩnh: là mối quan hệ ( ) của động cơ trong những trạng thái làm việc xác lập của hệ

- Đặc tính cơ động: là quỹ tích các điểm có tọa độ ( ) trong tọa độ

đề các của quá trình quá độ hay còn được gọi là quỹ đạo pha của hệ

- Đặc tính cơ điện: là mối quan hệ giữa tốc độ động cơ với dòng điện trong mạch phần ứng hoặc mạch động lực n = f (I) hoặc ω = f(I), dùng để đánh giá mức độ chịu tải của động cơ về mặt dòng điện

- Đặc tính cơ tĩnh và đặc tính cơ động mỗi đặc tính chia làm 2 loại:

 Đặc tính cơ tự nhiên: là đặc tính cơ ứng với các thông số của động cơ là định mức

 Đặc tính cơ nhân tạo: là đặc tính cơ thu được khi ta thay đổi các thông số của động cơ

Câu 7: Vẽ sơ đồ nguyên lý, viết phương trình đặc tính cơ và vẽ dạng đặc

tính của động cơ điện một chiều kích từ độc lập (song song)

( ) | | Trong đó:

Câu 8: Viết phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập( song song ) và vẽ dạng đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng, thay đổi từ thông kích từ và điện trở phụ mạch phần ứng

1 Viết phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập( song song)

( ) | | Trong đó:



 ( )

2 Đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào mạch phần ứng

3 Đặc tính cơ khi thay đổi từ thông kích từ đặt vào phần ứng

4 Đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ nối vào mạch phần ứng

Câu 9: Vẽ sơ đồ nguyên lý khởi động qua các cấp điện trở phụ nối vào mạch phần ứng với động cơ một chiều kích từ song song và nêu phương pháp tính toán điện trở phụ R p khởi động bằng đồ thị

1 Vẽ sơ đồ nguyên lý của động cơ điện một chiều kích từ song song có

từ ba cấp(trở lên) điện trở phụ nối vào mạch phần ứng

Bước 3: Đặt I1 , I2 lên trục hoành ,dóng song song với trục tung cắt đường đặc tính cơ điện tự nhiên tại hai điểm a,b Từ điểm b kẻ đường song song với trục hoành cắt đường dóng I2 tại c; Từ 0 kẻ đường thẳng cắt điểm c và cắt đường dóng I1 tại d ta được đường đặc tính biến trở thứ 1 Tại d lại kẻ đường song song với trục hoành cắt đường dóng I2 tại e Từ điểm0 kẻ đường thẳng cắt điểm e

và cắt đường dóng I1 tại f ta được đường đặc tính biến trở thứ 2 Tiếp tục làm như vậy cho đến khi   0

Bước 4: Xác định giá trị của các cấp điện trở khởi động

Từ o kẻ đường song song với trục hoành cắt đường dóng I1 tại điểm i Vẽ đồ thị họ đặc tính cơ với các cấp điện trở phụ

Từ đồ thị ta có: f u R u

ib

bd R ib

ib id

u u

f

u u

f

R ib

fh R ib

if ih R

R ib

df R ib

id if R

Câu 10: Vẽ sơ đồ nguyên lý, vẽ dạng đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ song song trong trạng thái hãm tái sinh và phân tích quá trình điện

cơ xảy ra khi hãm tái sinh

Eư

_

2 Dạng đặc tính cơ

3 Phân tích quá trình điện cơ xảy ra xảy ra khi hãm tái sinh

- Hàm tái sinh xảy ra khi :

- Khi hãm Eu > U động cơ làm việc như một máy phát điện công tác song song với lưới

- Trong chế độ này dòng điện và mô men đổi chiều

l h

I k M

R

k k

R

E U

Sơ đồ nguyên lý khi chuyển từ chế độ động cơ sang chế độ hãm tái sinh

| |

( ) | |

- Phương trình đặc tính cơ khi xảy ra HTS là:

| |

( ) | |

Câu 11: Vẽ sơ đồ nguyên lý, vẽ dạng đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ song song trong trạng thái hãm ngược khi đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng và phân tích quá trình điện cơ xảy ra khi hãm ngược

- Hãm ngược: mô men ngắn mạch của đặc tính biến trở nhỏ hơn mô men cản

- Giả sử: Động cơ đang nâng tải với tốc độ xác lập ứng với điểm a trên đặc tính, khi đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ chuyển sang làm việc tại điểm b trên đặc tính biến trở Tại b do mô men quay của động cơ nhỏ hơn

mô men cản nên sẽ giảm tốc, tải vẫn được nâng lên với tốc độ giảm dần Đến C tốc độ bằng “0” và tại tại đó mô men của động cơ nhỏ hơn mô men cản nên mô men cản kéo rôto quay ngược lại, tải được hạ với tốc độ tăng dần Tại d do mô men động cơ cân bằng với mô men cản nên tải được hạ với tốc độ ổn định.Đoạn hãm ngược là đoạn cd trên đường đặc tính hình 2.20

h h

f u

h l

f u

l h

I k M

R R

I k U R R

E U I

Câu 12: Vẽ sơ đồ nguyên lý, vẽ dạng đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ song song trong trạng thái hãm động năng kích từ độc lập và phân tích quá trình điện cơ xảy ra khi hãm động năng

Iư Ikt

Rf

Rkt KTSS

h u bd h

u

bd h

I k M

R R

k R

h h u

M k

R R

I k

R R

2

) ( 

Câu 13: Vẽ sơ đồ nguyên lý, viết phương trình đặc tính cơ và vẽ dạng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

Câu 15: Vẽ sơ đồ tương đương một pha của động cơ điện không đồng bộ ba pha, viết các biểu thức dòng điện stato, dòng điện roto và vẽ dạng đặc tính quan hệ giữa các dòng điện đó với tốc độ

1 Sơ đồ tương đương

 U1: Trị số hiệu dụng điện áp pha ở stato

 I1, Iμ, I2: Trị số dòng điện stato, dòng từ hoá, dòng điện roto qui đổi về

stato

 r1, rμ, r2’: Trị số điện trở stato, điện trở mạch từ hoá, điện trở roto qui đổi

về stato

 x1, xμ, x2’: Trị số điện kháng stato, điện kháng mạch từ hoá, điện kháng

roto qui đổi về stato

 Rf’: Điện trở phụ thêm vào mỗi pha của roto qui đổi về stato

 s: Độ trượt của động cơ

2 Các biểu thức dòng điện stato

- Trị số hiệu dụng gần đúng của dòng điện stato:

1 2

2

1 1

nm x s

R r

U x

r

U I

1



r U

2 ' 2 1

1 '

2

x s

R r

U I

1 '

x ) R r

- Dạng đặc tính

Câu 16: Vẽ sơ đồ tương đương một pha của động cơ điện không đồng bộ ba pha, viết biểu thức quan hệ giữa mô men với hệ số trượt và vẽ dạng đặc tính quan hệ: M=f(s) và suy ra dạng đặc tính cơ

1 Sơ đồ tương đương

I1

I2 Iμ

x1 r1 x2'

r2'/s

Rf’/s rμ

xμ U1

Trong đó:

 U1: Trị số hiệu dụng điện áp pha ở stato

 I1, Iμ, I2: Trị số dòng điện stato, dòng từ hoá, dòng điện roto qui đổi về stato

 r1, rμ, r2’: Trị số điện trở stato, điện trở mạch từ hoá, điện trở roto qui đổi về stato

 x1, xμ, x2’: Trị số điện kháng stato, điện kháng mạch từ hoá, điện kháng roto qui đổi về stato

 Rf’: Điện trở phụ thêm vào mỗi pha của roto qui đổi về stato

 s: Độ trượt của động cơ

2 Biểu thức quan hệ giữa mô men với hệ số trượt

' 2 1

1

' 2 2 1

) (

3

n m x s

R r

s

R U M



3 Dạng đặc tính cơ

n m 2

1 1

1

2 1 th

2

n m 2

1

, 2 th

x r r

2

U 3 M

x r

R s

Câu 17: Vẽ dạng các đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ ba pha khi thay đổi điện áp đặt vào stato, thay đổi điện trở phụ roto và thay đổi tốc độ từ trường quay( tần

2

3

1

2 1

, 2

nm th

x

U M

const x

R s

U M

x

R s

n m th

n m th

1

2 1

, 2



3 Dạng đặc tính khi thay đổi tốc độ từ trường quay

- Ảnh hưởng của tần số nguồn

3

2 3

var 2

2

1 1 1

2 1 1

, 2 ,

U M

L f

R x

R s

nm nm

th

nm nm

M th

P =1

P =2

const x

U M

const x

R s

p f

n m th

n m th

var 2

1

2 1

, 2

1 1







Câu 18: Vẽ sơ đồ nguyên lý khởi động qua các cấp điện trở phụ nối vào mạch roto với động cơ không đồng bộ ba pha và nêu phương pháp tính toán điện trở phụ R p khởi động bằng đồ thị

1 Sơ đồ nguyên lý

2 Phương pháp tính toán điện trở phụ R p

Bước 1: Dựng đường đặc tính cơ tự nhiên (dựa vào các thông số)

Bước 2: Chọn giới hạn trên: M1 0,85M th

Chọn giới hạn dưới M2  (1,1 1,3)  M c hoặc M2  (1,1 1,3)  M dm

Bước 3: Đặt M2 , M1 lên trục hoành và dóng song song với trục tung cắt đường đặc tính

cơ tự nhiên tại hai điểm a và b.Từ kẻ đường thẳng song song với trục hoành cắt M1 tại i

Kẻ đường thẳng ab cắt đường thẳng tại A A là điểm đồng qui của các tia khởi động Lấy A làm điểm xuất phát ta vẽ các đặc tính biến trở Điều kiện giống như động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Bước 4: Xác định trị số các cấp điện trở khởi động:

Câu 19: Vẽ sơ đồ nguyên lý, vẽ dạng đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha trong trạng thái hãm nối ngược khi đưa thêm điện trở phụ vào roto và phân tích quá trình điện cơ xảy ra xảy ra khi hãm ngược

1 Sơ đồ nguyên lý

2 Dạng đặc tính

3 Phân tich

Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ tự nhiên… khi điều khiển mở khóa K đảo thuận điện trở phụ vào mạch roto động cơ

Câu 20: Khái niệm về điều chỉnh tốc độ đối với động cơ điện, nêu khái niệm về: Sai số trong điều chỉnh tốc độ, dải điều chỉnh tốc độ, độ trơn trong điều chỉnh tốc độ, sự phù hợp và không phù hợp trong điều chỉnh tốc độ

1 Khái niệm điều chỉnh tốc độ

- Điều chỉnh tốc độ động cơ điện là sử dụng các biện pháp nhân tạo để thực hiện thay đổi thông số nguồn đặt vào động cơ hoặc nối thêm điện trở phụ vào mạch động cơ với mục đích làm thay đổi tốc độ quay của động cơ

- Để nghiên cứu quá trình điều khiển tốc độ hệ truyền động điện thường sử dụng các chỉ tiêu kinh tế, chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản được dùng để thiết kế chỉ định cho truyền động điện

2 Sai số trong điều chỉnh tốc độ

- Sai số tĩnh tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt Nó là giá trị tương đối của độ sụt tốc tương ứng với tải định mức so với tốc độ đặt khi không tải

lý tưởng

*

% 100

%

1

2 1

 ω1: tốc độ ứng với phụ tải nhỏ nhất M min

 ω2: tốc độ tương ứng với phụ tải M = M min + M đm

 Nếu đặc tính cơ là 1 đường thẳng nhưu của động cơ 1 chiều kích từ song song thì:

% 100

5 Mức phù hợp trong điều chỉnh tốc độ