Câu hỏi ôn tập Truyền Động Điện

1. Một động cơ điện có đáp ứng tải như hình 1. Biết mômen quán tính có giá trị 0.001 kg.m2. Bỏ qua các tổn hao, tìm mômen điện từ của động cơ. Vẽ đồ thị của mômen điện từ động cơ (trục tung là mômen và trục hoành là thời gian) Hình a. Đáp ứng vận tốc Hình b. Đáp ứng mômen tải 2. Cho sơ đồ sơ đồ điều khiển hệ truyền động điện động cơ KĐB điều khiển theo phương pháp tựa theo từ thông (FOC) H 2.1 Cấu trúc hệ truyền động động cơ KĐB Hãy phân tích nguyên lý và chức năng của các khối trong sơ đồ điều khiển của hệ truyền động H2.1 trên. GIAI : Nguyên lý : Đây là một hệ TĐ AC sử dụng động cơ KĐB 3 pha sử dụng PP biến đổi tần số được điều khiển bằng phương pháp điều khiển vecto FOC được thiết kế bởi 2 mạch vòng điều khiển ,mạch vòng ngoài cùng là mạch vòng điều khiển tốc độ , mạch vòng trong cùng là mạch vòng dòng điện với 2 mạch vòng nhỏ (mạch vòng điều khiển dòng điện isd và mạch vòng điều khiển isq tương tự như động cơ điện 1 chiều ,2 dòng điện này đóng vai trò như dòng kích từ và dòng phần ứng 1. Chức năng các khối : Khối nguồn .Chức năng cung cấp nguồn 2. Bộ biến đổi để tạo ra điện áp đáp ứng đầu ra mong muốn 3. Động cơ không đồng bộ 3 pha 4. 1 .Bộ điều khiển từ thông để điều khiển từ thông =const 4.2 Bộ đk tốc độ đk tốc độ mong muốn (đk vòng ngoài) 5. Điều khiển vòng trong (lấy dòng hồi tiếp về để đk) hiệu chỉnh dòng và theo PI 6. Chuyển trục ,hiệu chỉnh điện áp từ trục tọa độ dq sang ab 7. SVM điều chế vecto không gian điện áp đặt lên các cực của động cơ tạo ra các biên độ pha ,tần số.... 8. CảM BIẾN DÒNG ĐIỆN LẤY 2 PHA 9. Thực hiện chuyển ngược lại từ trục ab sang dq 10. Mô hình toán từ thông (MHTT) có chức năng tính toán giá trị thực của từ thông Mạch vòng trong điều khiển gồm có các khâu điều chỉnh dòng (khối 2), chuyển tọa độ điện áp (khối 4), điều chỉnh vectơ không gian (khối 5) hoàn toàn tương tự nhau. Mạch vòng ngoài gồm khâu điều chỉnh vị trí và điều chỉnh tốc độ . 3. Phân tích sơ đồ sơ đồ điều khiển Vf động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc (Hình 3). Hình 3 4. Động cơ DC kích từ độc lập có Vđm = 230V, Idm = 90A, nđm = 500vp, Rư=0.115Ω, Lư=11mH, được cung cấp bởi một bộ chopper lớp E. Bộ chopper được cung cấp từ nguồn V= 230VDC và tần số hoạt động của bộ chopper là f = 400Hz. a. Tính , Khi động cơ làm việc ở góc phần tư thứ II, với M=Mđm và n = 300vp b. Tính , Khi động cơ làm việc ở góc phần tư thứ III, với M=12Mđm và n = 400vp ( Giả thiết từ thông được giữ không đổi và bằng định mức trong suốt qúa trình điều khiển ). 5. Động cơ DC kích từ độc lập có Vđm = 230V, Idm = 90A, nđm = 500vp, Rư=0.115Ω được cung cấp bởi một bộ chopper kiểu đảo dòng(hoạt động ở góc phần tư thứ I và II). Bộ chopper được cung cấp từ nguồn V= 230VDC và tần số hoạt động của bộ chopper là f = 400Hz a. Tính tốc độ của động cơ khi hoạt động ở chế độ động cơ với = 0.5và M=12Mđm. b. Tính tốc độ của động cơ khi hoạt động ở chế độ hãm tái sinh với  = 0.5và M=Mđm

Câu hỏi ôn tập Truyền Động Điện – IUH

1 Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB theo phương pháp điều chỉnh tần

số nguồn, khi điều chỉnh tần số càng cao, tốc độ của động cơ sẽ tăng hay giảm? why?

Khi điều chỉnh f > f đm theo luật điều chỉnh U/f = const để động cơ không bị quá tải thì tốc độ của động cơ sẽ tăng do tốc độ động cơ tỉ lệ thuận với f theo công thức:

ω= 2 π f

p

Thêm: Mth giảm, Sth giảm

Xnm = Z = 2πf.Lπf.Lf.L

2 Tại sao khi điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB theo phương pháp điều chỉnh tần số thường điều chỉnh theo luật điều chỉnh U/f = const?

Khi giảm f thì E = K.w (w=2πf.Lπf.Lf) giảm, Z1 = 2πf.Lπf.Lf.L1 giảm Nếu U vẫn giữ nguyên = Uđm thì dòng điện trong động cơ:

Vì vậy khi thay đổi f thì bắt buộc phải điều chỉnh cả U

3 Khi điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB theo phương pháp điều chỉnh điện áp, mômen của động cơ sẽ tăng hay giảm?

CHÚ Ý: U chỉ có thể giảm ==> Momen động cơ giảm vì tỉ lệ thuận với U 2πf.L

4 Nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách điều chỉnh điện áp stator dùng Thyristor?

Phương pháp chỉ hoạt động khi động cơ hoạt động có tải, khi không có tải tốc độ hầu như không thay đổi

5 Ưu điểm của điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB phương pháp điều chỉnh tần số nguồn:

6 Nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách điều chỉnh tần số nguồn?

7 Đặc tính cơ và Đặc tính cơ điện của động cơ biểu diễn các mối quan hệ gì của động cơ?

Đặt tính cơ điện của động cơ biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ quay (w) của động cơ với dòng điện (Iu) của động cơ

Đặt tính cơ của động cơ biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ quay (w) của động

cơ với Momen (M) của động cơ

8 Điều kiện để một điểm làm việc xác lập ổn định?

Điều kiện ổn định: β < βc

Trong đó:

β: độ cứng của động cơ

βc: độ cứng của tải

9. Trình bày cấu trúc tổng quát và chức năng, nhiệm vụ của các phần tử trong hệ truyền động điện?

RT: Bộ biến đổi công nghệ KT: Bộ đóng ngắt phục vụ công nghệ

R: Các bộ điều chỉnh

- Phần lực (mạch lực): Lưới điện (nguồn điện) cấp điện năng đến bộ biến đổi (BBĐ) và động cơ điện (ĐC) truyền động phụ tải (MSX)

- Các bộ biến đổi:

+ Bộ biến đổi máy điện (máy phát điện một chiều, xoay chiều, máy điện khuếch đại)

+ Bộ biến đổi điện từ (khuếch đại từ, cuộn kháng bảo hoà)

+ Bộ biến đổi điện tử, bán dẫn (chỉnh lưu thyristor, bộ điều áp một chiều, biến tần transistor, thyristor)

- Động cơ điện: Một chiều, xoay chiều, các loại động cơ đặc biệt.

- Phần điều khiển (mạch điều khiển):

+ Cơ cấu đo lường

+ Bộ điều chỉnh tham số và công nghệ

+ Khí cụ, thiết bị điều khiển đóng cắt phục vụ công nghệ và cho người vận hành

+ Mạch ghép nối với các thiết bị tự động khác hoặc với máy tính điều khiển.

10 Khâu nào trong hệ truyền động điện giúp hệ truyền động điện đảm bảo hệ thống đáp ứng được các yêu cầu về điều khiển vòng kín hoặc bảo vệ hệ thống?

Khâu các bộ phận điều khiển có nhiệm vụ đo lường và điều chỉnh các số liệu, tham số đảm bảo an toàn và phản hồi cho mạch hồi tiếp về mạch điều khiển điều chỉnh các bộ biến đổi (công suất) để điều khiển động cơ điện đáp ứng được yêu cầu về điều khiển theo vòng kín

11 Nhiệm vụ của Bộ biến đổi công suất trong hệ truyền động điện?

Bộ biến đổi công suất: Là thiết bị điện-điện tử dùng biến đổi và điều khiển năng lượng điện sao cho phù hợp với yêu cầu phụ tải.

Truyền động điện ứng dụng rộng rãi các BBĐ loại này nhiều nhất trong điều chỉnh tốc độ động cơ

Phần tử cơ bản chủ yếu của mạch BBĐ là diot, tiristor, transitor, triac, GTO, transitor MOSFET, IGBT

12 Trong trường hợp cụ thể khi thiết kế 1 hệ thống truyền động điện: Nguồn cung cấp là xoay chiều 3 pha, động cơ kéo tải là động cơ KĐB 3 pha, Có bao nhiêu sự lựa chọn Bộ biến đổi?

13.Trong trường hợp cụ thể khi thiết kế 1 hệ thống truyền động điện: Nguồn cung cấp là xoay chiều 3 pha, động cơ kéo tải là động cơ DC,

Có bao nhiêu sự lựa chọn Bộ biến đổi?

- Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển bán phần

- Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần

- Chỉnh lưu 3 pha tia

14 Trong trường hợp cụ thể khi thiết kế 1 hệ thống truyền động điện: Nguồn cung cấp là một chiều, động cơ kéo tải là động cơ DC,

Có bao nhiêu sự lựa chọn Bộ biến đổi?

- Chỉnh lưu 1 pha bán sóng

- Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần

- Chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần

15 Một hệ thống truyền động điện bao gồm một động cơ điện và đáp ứng tải momen qui đổi về trục động cơ như hình 2(b), moment quán tính có giá trị kg.m 2

a Viết phương trình động học của hệ thống truyền động.

b Vẽ dạng đồ thị moment của động cơ theo thời gian để có được đặc tính của tốc độ như Hình 2(a)

Hình 2

16 Một hệ thống truyền động điện bao gồm một động cơ điện và đáp ứng tải momen qui đổi về trục động cơ không đổi bằng 10 (Nm), moment quán tính có giá trị kg.m 2

a Viết phương trình động học của hệ thống truyền động.

b Vẽ dạng đồ thị moment của động cơ theo thời gian để có được đặc tính của tốc độ như Hình 3

Hình 3

ω (rad/s)

t (s)

100

0

M C (N.m)

t (s)

10

ω (rad/s)

t (s)

100

0

Tương tự câu 15 (Mc = const = 10 Nm)

17 Cho sơ đồ sơ đồ điều khiển hệ truyền động điện động cơ KĐB điều khiển theo phương pháp tựa theo từ thông (FOC)

Hình 1 Cấu trúc hệ truyền động động cơ KĐB Hãy phân tích nguyên lý và chức năng của các khối trong sơ đồ điều khiển của hệ truyền động Hình 1 trên.

GIAI : - Nguyên lý :

- Đây là một hệ TĐ AC sử dụng động cơ KĐB 3 pha sử dụng PP biến đổi tần số được điều khiển bằng phương pháp điều khiển vecto FOC được thiết kế bởi 2πf.L mạch vòng điều khiển ,mạch vòng ngoài cùng là mạch vòng điều khiển tốc độ , mạch vòng trong cùng là mạch vòng dòng điện với 2πf.L mạch vòng nhỏ (mạch vòng điều khiển dòng điện isd và mạch vòng điều khiển isq tương tự như động cơ điện 1 chiều ,2πf.L dòng điện này đóng vai trò như dòng kích từ và dòng phần ứng

1 Chức năng các khối : Khối nguồn Chức năng cung cấp nguồn 2πf.L Bộ biến đổi để tạo ra điện áp đáp ứng đầu ra mong muốn

3 Động cơ không đồng bộ 3 pha

4 1 Bộ điều khiển từ thông để điều khiển từ thông =const

4.2πf.L Bộ đk tốc độ đk tốc độ mong muốn (đk vòng ngoài)

5 Điều khiển vòng trong (lấy dòng hồi tiếp về để đk) hiệu chỉnh dòng

và theo PI

6 Chuyển trục ,hiệu chỉnh điện áp từ trục tọa độ dq sang ab

7 SVM điều chế vecto không gian điện áp đặt lên các cực của động

cơ tạo ra các biên độ pha ,tần số

8 CảM BIẾN DÒNG ĐIỆN LẤY 2πf.L PHA

9 Thực hiện chuyển ngược lại từ trục ab sang dq

10 Mô hình toán từ thông (MHTT) có chức năng tính toán giá trị thực của từ thông

Mạch vòng trong điều khiển gồm có các khâu điều chỉnh dòng (khối 2πf.L), chuyển tọa độ điện áp (khối 4), điều chỉnh vectơ không gian (khối 5) hoàn toàn tương tự nhau

Mạch vòng ngoài gồm khâu điều chỉnh vị trí và điều chỉnh tốc độ

18 Động cơ DC kích từ độc lập có R ư = Ω , KΦ đm = V.s/rad, cung cấp từ một cầu chỉnh lưu 1 pha Điều khiển toàn phần Điện áp

AC cung cấp cho cầu chỉnh lưu có trị hiệu dụng V, tần số HZ Giả thiết điện cảm trong mạch đủ lớn để dòng phần ứng có thể coi là liên tục và phẳng Kích từ không đổi và bằng định mức Bỏ qua tổn hao do ma sát và tổ hao không tải Nếu dòng động cơ là I ư = 45 A, góc kích α = 60 0

,

Tính:

Hãy trình bày cách tính:

a Momen trên trục của động cơ

b Tốc độ của động cơ.

19 Động cơ DC kích từ độc lập có Vđm = V, Idm = A, nđm = v/p, Rư= Ω, được cung cấp bởi một bộ chopper lớp E Bộ chopper được cung cấp từ nguồn V= 230VDC và tần số hoạt động của bộ chopper là f = 400Hz.

a Cho biết các góc phần tư có thể hoạt động của động cơ trong hệ Chopper – ĐCDC trên.

b Hãy trình bày cách tính , Khi động cơ làm việc ở các góc phần tư đó, với M = 1.3M đm và n = 500v/p

( Giả thiết từ thông được giữ không đổi và bằng định mức trong suốt qúa trình điều khiển ).

20 Tìm các điểm làm việc ổn định trong số các điểm làm việc xác lập-các điểm cắt hình bên (Điểm A, B)

Điều kiện để 1 điểm làm việc xác lập được xem là ổn định?

21 Tìm các điểm làm việc ổn định trong số các điểm làm việc xác lập-các điểm cắt hình bên (Điểm A, c)

w

M c2

M

M c1

A

B C

ω

A

B

M

M c1

c2

M

23 Cho sơ đồ hệ truyền động điều khiển động cơ KĐB như hình H.5

Hãy phân tích nguyên lý và chức năng của các khối trong sơ đồ điều khiển của hệ truyền động Hình 5 trên

24 Động cơ DC kích từ độc lập có V đm = V, I dm = A, n đm = vòng/ phút, R ư = Ω được cung cấp bởi một bộ chopper lớp C Bộ chopper được cung cấp từ nguồn điện áp một chiều V= V.

a Cho biết các góc phần tư hoạt động của động cơ trong hệ Chopper-Động cơ DC trên?

b Hãy trình bày cách tính  trong trường hợp động cơ làm việc ở các góc phần tư nêu trên với M=1/2M đm và n = 250 vòng/phút

(Giả thiết từ thông được giữ không đổi và bằng định mức trong suốt qúa trình điều khiển).

25 Vẽ dạng các họ đặc tính cơ nhân tạo của động cơ khi đưa thêm điện trở vào mạch phần ứng của động cơ ( điều chỉnh tăng điện trở

R 1 < R 2 < R 3 ) Nhận xét họ cơ nhân tạo của động cơ khi đưa thêm điện trở.

26 Vẽ dạng đặc tính cơ tự nhiên vẽ dạng các họ đặc tính cơ nhân tạo của động cơ khi thay đổi điện áp phần ứng của động cơ ( điều chỉnh giảm áp U 3 < U 2 < U 1 ) Nhận xét họ cơ nhân tạo của động cơ khi thay đổi điện áp phần ứng của động cơ.

Thay thế ta được: ω=ωo−∆ ω

Khi giảm U: