BAI TAP TRUYEN DONG DIEN CÓ LỜI GIẢI

Xác định điện áp nguồn điện cấp để dòng khởi động bằng 6 lần giá trị định mức.. Trong trường hợp giảm dòng khởi động bằng điện trở phụ nối tiếp với phần ứng, xác định giá trị điện trở ph

CHƯƠNG 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Bài 1: Xác định các khâu trong hệ thống truyền động điện

a Hệ thống bơm kiểu truyền thống

b Hệ thống bơm có điều chỉnh tốc độ

Bài 2: Xác định các khâu trong hệ thống truyền động, công suất đầu ra và hiệu suất của hệ thống sau:

Bài 3: Cho một vật có khối lượng m=500kg, g=9,81m/s 2 Tỷ số truyền i=10, đường kính quán tính D t =10cm Hiệu suất của bộ biến đổi là 0,9 Nếu vật có thể đi lên và

có tốc độ tối thiểu bằng 0,5m/s thì phải chọn động cơ có Mđm và tốc độ là bao nhiêu ?

5,

Bài 4: Một vật có m=500kg, g=9,81m/s 2 di chuyển với vận tốc bằng 1m/s,

J t =500Kgm 2 , i=10, D t =20cm, J đc =100kgm 2 Hãy quy đổi moment quán tính của hệ thống về đầu trục động cơ

Bài 5: Cho một động cơ có J đc =100kgm 2 , n đ =720v/phút, i=10, một phần tử chuyển động quay có J=15kgm 2 , một vật chuyển động thẳng có m=500Kg với vận tốc 2m/s Tính moment quán tính quy đổi về đầu trục động cơ

2 2

1 2 1

10

15 100

m i

J J m

i

J J

đ m

i

j j n

i đ

Bài 6: Cho động cơ điện truyền cho một hệ thống dùng băng tải để chuyển hàng

từ nơi này đến nơi khác cho biết: F=11000N (lực kéo băng tải), vận tốc băng tải v=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, η=0.87

F F

61,146

47,0.87,0

11000

CHƯƠNG 2 ĐẶC TÍNH CƠ CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập với thông số: Kϕ đm =3,0Vs/rad;

U ưđm =200V; I ưđm =5A, =0,8

a Xác định các thông số M đm , M kđ , I ưkđ khi nguồn điện cấp bằng định mức

b Xác định điện áp nguồn điện cấp để dòng khởi động bằng 6 lần giá trị định mức

c Trong trường hợp giảm dòng khởi động bằng điện trở phụ nối tiếp với phần ứng, xác định giá trị điện trở phụ để đạt giá trị dòng như câu b

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Kϕđm = 3,0 Vs/rad Iưđm = 5 A

Giải

a Xác định các thông số M đm , M kđ , I ưkđ khi nguồn cấp bằng định mức

Moment định mức của động cơ:

( )Nm I

I kđ =6 đm =6.5=30

Với giá trị dòng điện khởi động vừa tính trên, ta suy ra giá trị điện áp nguồn điện cấp cho động cơ là:

( )V R

I U

Giá trị điện trở phụ cần thêm vào phần ứng để thỏa yêu cầu bài toán:

30

200

u kđ

đm f f

R

U

I

Bài 2: Cho động cơ một chiều kích từ song song với các thông số sau:

KΦ đm =3,0Vs/rad; U ưđm =200V; I ưđm =10,5A; n đm =620vòng/phút; R ư =0,5Ω;

R kt =400Ω; M c =M đm Tính vận tốc động cơ khi nguồn điện cung cấp U d =175V Giả thiết mạch từ tuyến tính và moment tải không đổi

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ song song

3 3

u

R U

60

) 175

Bài 3: Một động cơ điện một chiều kích từ độc lập đang làm việc trên đặc tính cơ

tự nhiên với M c =38,2Nm Động cơ có các thông số sau: U đm =220V, I đm =30A,

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

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập làm việc trên đặc tính cơ

2



Moment định mức của động cơ:

1000

,130

2,38

đm

K

R R

Bài 4: Một động cơ kích từ độc lập có các thông số sau: P đm =10KW, U đm =110V,

I đm =100A, n đm =500vòng/phút Trang bị cho một cơ cấu nâng đang làm việc trên đường đặc tính tự nhiên với phụ tải M c =0,8M 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

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập làm việc trên đặc tính cơ

1000.10

1000.10

,1

M c =0,8 đm =0,8.191=152,8

Vận tốc góc của động cơ khi nâng tải:

R K

U

c đm

05,091,1

91,1.75,2791

,1

110

2 2

u c

đm ha

U



Vẽ đặc tính cơ:

Bài 5: Cho động cơ DC kích từ độc lập: U ư = 220V; I đm = 200A; n đm = 800v/ph; R ư

= 0,06Ω Nguồn điện cấp cho phần ứng là nguồn thay đổi được Xác định điện áp trong của nguồn khi hoạt động ở chế độ hãm tái sinh nếu tải có giá trị bằng 80% định mức và vận tốc 600v/ph

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ DC kích từ độc lập

b Xác định mô-men hãm

c Xác định mô-men động cơ khi tốc độ động cơ triệt tiêu

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ DC kích từ độc lập

Bài 7: 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 =500vòng/phút, R ư =0,25Ω 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

a 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

b 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

I

A I

5

,

2

40 20 2

1000.2,

20

21,

đm đm f

36,52.4

525,040

36,52.4

2 2

1 1

f

u h

đm đm f

u h

đm đm f

R R

I

K

R

R I

b Vẽ đặc tính cơ và tính giá trị điện trở phụ nối vào mạch phần ứng để động cơ

hạ tải trong trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm bằng ½ tốc độ nâng

Vận tốc góc của động cơ khi nâng tải:

220 0, 25 21 53, 68 /

Bài 8: Một động cơ kích từ độc lập có P đm =10KW, U đm =110V, I đm =100A,

n đm =500vòng/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 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

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập làm việc trên đặc tính cơ

1000

1000.10

I

U

Hệ số Kϕđm:

,1

U

c đm

05,091,1

E u_sau = đm.sau = 1 , 91 45 , 03 = 86

Từ phương trình cân bằng điện áp ta suy ra giá trị dòng điện phần ứng sau khi giảm điện áp còn 90V:

u sau u sau

( )A R

E U

I

u

sau u s

sau

05,0

8690

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Giải

Bội số dòng điện khi khởi động:

5,220

1000.41.5,0

5,0

4,4lglg

( ) ( )

75,05,025,1125

,35,0.5,2

25,15,0.5,2

1 2 2

1 1 2

2

2

1

R R R

R R R R

u

u





Bài 10: Cho động cơ một chiều kích từ nối tiếp 220V chạy thuận chiều kim đồng

hồ với tốc độ 1000 vòng/phút và có dòng điện qua mạch phần ứng bằng 100A Điện trở mạch kích từ và mạch phần ứng đều bằng nhau và bằng 0,05 Động cơ kéo tải với moment không đổi Hãy xác định giá trị và chiều quay của vận tốc, xác định giá trị dòng điện qua phần ứng nếu ta thực hiện đảo các cực nguồn điện cấp

u u

I KK I

K K

Moment tải của động cơ:

( )Nm I

KK I

a

N p a

sau

sau

8 , 0 8

, 0 2

8 , 0 2

U

c sau

kt u

sau

76,1

05,005,076,1

60

E u_sau = sau.sau = 1 , 76 118 = 207 , 68

Từ phương trình cân bằng điện áp, ta suy ra dòng điện phần ứng sau khi giảm số vòng dây:

( ) ( )V

R R

E U I

I R R E

U

kt u

sau u u sau

u sau u kt u sau

u

05,005,0

68,207220

+

−

=

+

1000.4

Sức điện động phần ứng:

( )V K

1000

60

Hệ số trượt ứng định mức:

04,0750

720750

a Xác định tốc độ động cơ khi Moment phụ tải đặt lên trục động cơ M C =0,8M đm

Phương trình đặc tính cơ của ĐCKĐB:

7,1750.20

2

=+

−



=+

−

+

M

M s

−

03 , 0

9 , 0 0

03 , 0

b Xác định Moment khởi động khi động cơ được mở máy trực tiếp

Khi mở máy trực tiếp ta có s = 1, thay vào phương trình đặc tính cơ để tìm Moment khởi động:

( )Nm s

7,1750.21

1

2

=+

=+

=

Bài 13: Một động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha có các thông số sau:

P đm =7,5KW, n đm =945vòng/phút, f=50Hz, λ m =2,5, 2p=6, I đm =20A, U đm =380V

a Hãy xác định moment mở máy của động cơ khi mở máy trực tiếp

b Tốc độ của động cơ khi động cơ làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên với

1000.5,

M t = đm =2,5.75,8=189,5

Tốc độ đồng bộ của động cơ được tính theo biểu thức:

Hệ số trượt định mức:

055,01000

9451000

a Xác định Moment khởi động khi động cơ được mở máy trực tiếp

Khi mở máy trực tiếp ta có s = 1, thay vào phương trình đặc tính cơ để tìm Moment khởi động:

( )Nm s

5,189.21

1

+

=+

=

b Xác định tốc độ động cơ khi Moment tải đặt lên trục động cơ M C =0,8M đm

Phương trình đặc tính cơ của ĐCKĐB:

026,026,0.8,75.8,0

5,189.20

2

=+

−



=+

−

04,0

58,10

0676,0

Bài 14: Một động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số sau: P đm =25KW,

n đm =500vòng/phút, I đm =120A, U đm =220V Moment quán tính của Rotor

J A =3,7kgm 2 , M c =382Nm, J qđ =6,3kgm 2 Động cơ khởi động gián tiếp qua các cấp

R f và dòng điện lớn nhất trong quá trình khởi động là: I 1 =2,5.I đm Hãy xác định các cấp R f Biết I 2 = 1,25.I c

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Pđm = 25 KW JA= 3,7 kgm2

nđm = 500 vòng/phút Mc = 382 Nm

05,0

73,0lglg

( ) ( ) ( )

1875,0125,03125,0

075,005,0125,0

78125,005,0.5,2

3125,005,0.5,2

125,005,0.5,2

2 3 3

1 2 2

1 1

3 3

3

2 2

2

1

R R R

R R R

R R R

u f

u

u u

a Xác định tốc độ động cơ khi thêm vào Rotor điện trở bằng 1,5Ω

b Tính R f cần thiết thêm vào khi động cơ làm việc với tốc độ n=-300 vòng/phút

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ không đồng bộ ba pha làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên

Quy đổi tốc độ định mức của động cơ sang vận tốc góc:

1000.2,

60

Hệ số trượt định mức:

115,01000

8851000

a Xác định tốc độ động cơ khi thêm vào Rotor điện trở bằng 1,5Ω

Ta tính hệ số trượt tới hạn khi động cơ làm việc trên đặc tính cơ nhân tạo (khi thêm điện trở phụ vào Rotor) từ biểu thức:

625,08,0

5,08

,05,11,6

1,6

_ 2

f NT

t

TN

t

s R

R

R

s

s

Dựa vào đặc tính cơ nhân tạo, xét 2 tam giác đồng dạng ABC và ADE ta có:

t c

NT

M s

s DE

,54

625,0.7,23

b Tính giá trị điện trở phụ để động cơ làm việc với tốc độ n đc = -300 vòng/phút

Hệ số trượt của động cơ ứng với tốc độ nđc = -300 vòng/phút:

7,01000

3001000

Tương tự, dựa vào đặc tính cơ nhân tạo, xét 2 tam giác đồng dạng ABC và ADE ta có:

t c

NT

M s

s DE

6,54.7,0



c

t NT

5,0

61,1

1 2

_ _ 2

2

_

_

R s

s R R

NT t f f NT

t

TN

t

CHƯƠNG 3 ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

Bài 1: Một động cơ kích từ độc lập có các thông số sau: P đm =29KW, U đm =440V,

I đm =76A, n đm =1000vòng/phút Hãy xác định moment cho phép của động cơ khi phụ tải dài hạn với điều kiện làm việc I c =I đm và tốc độ quay của động cơ là 1,5n đm

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

1000

Xác định tốc độ quay của động cơ ứng với M=1,8Nm Biết: KΦ=1Vs/rad, R ư =6 (bỏ qua tổn hao bộ chỉnh lưu)

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập được cấp điện qua bộ

chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển

1,71

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập được cấp điện qua bộ

chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển

M n E

E U I I R

E

U

u

u d u u u

u

6

150169

Moment của động cơ:

( )Nm I

R

K

U

u u

9,0

69,0

Bài 4: Một động cơ không đồng bộ ba pha Rotor dây quấn R 2 =0,0278,

n đm =970vòng/phút, hiệu suất là 0,885 Để thay đổi tốc độ động cơ người ta mắc thêm R f vào mạch Rotor Tính giá trị R f để tốc độ động cơ bằng 700vòng/phút Biết rằng moment cản của tải không phụ thuộc tốc độ, f=50Hz,

9701000

7001000

= 1 0 , 0278 0 , 25

03 , 0

3 , 0

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ không đồng bộ ba pha được cấp điện qua bộ nghịch lưu

điều chỉnh tốc độ theo nguyên tắc (U/f) = const

)/(120040

)/(90030

2

60

60

phút vòng n

Hz f

phút vòng n

Hz f

phút vòng n

Hz f

phút vòng n

Hz f

f p

Hz f

V U

Hz f

V U

Hz f

V U

Hz f

f f

f U U

220'50

176'40

132'30

50

'.220'.'

'

'

Bài 6: Một bộ nghịch lưu cung cấp cho động cơ Rotor lồng sóc 4 cực điện áp U=240V, 50Hz Xác định tần số và hiệu điện thế ở đầu ra khi tốc độ của động cơ bằng 900vòng/phút

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ không đồng bộ ba pha được cấp điện qua bộ nghịch lưu

điều chỉnh tốc độ theo nguyên tắc (U/f) = const

n f

'

''

60

Dựa vào tỷ số (U/f) = const để tính điện áp của động cơ ứng với tần số vừa tính trên:

( )V f

f U U

30.240'.'

'

=

Bài 7: Một bộ nghịch lưu cung cấp cho một động cơ không đồng bộ ba pha ở tần

số 52Hz và thành phần cơ bản của điện áp pha là 208V

a Xác định tốc độ khi hệ số trượt bằng 0,04

b Khi bộ nghịch lưu chuyển đột ngột sang f=48Hz và U=192V thì tốc độ bằng bao nhiêu ?

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ không đồng bộ ba pha được cấp điện qua bộ nghịch lưu

điều chỉnh tốc độ theo nguyên tắc (U/f) = const

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Rs

có tần số áp ra thay đổi trong khoảng 10 đến 50Hz Xác định tỉ số:

2 2p 10Hz

M 22,67 0,549

41,29

10Hz kñ 50Hz kñ

để động cơ đạt tốc độ 850 vòng/phút Giả thiết bỏ qua trở kháng mạch Stator và mạch từ Tỉ số vòng dây cuộn Stator và Rotor là 2,2

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ không đồng bộ ba pha đấu dạng tam giác

Do tải là máy quạt nên: Mt = Kω2

Khi tải chạy ở chế độ định mức: Mđm = K.[ω1.(1 – sđm)]2 → K = 0,0872

Khi động cơ chạy ở tốc độ 850 vòng/phút:

a Xác định độ lớn dòng điện cực đại qua nguồn trong quá trình khởi động và tính tỉ số giữa mô-men khởi động với mô-men định mức cho biết động cơ khởi động sao-tam giác

b Tính tỉ số biến đổi của máy biến áp tự ngẫu khi thực hiện phương pháp dùng máy biến áp tự ngẫu để giới hạn dòng khởi động ở mức 2 lần giá trị dòng định mức Mô-men khởi động khi ấy bằng bao nhiêu?

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ không đồng bộ ba pha đấu dạng sao

Từ đặc tính cơ ta thấy, khi ɷ=0 thì M=Mmax suy ra sth = 1

Từ biểu thức hệ số trượt tới hạn ta suy ra giá trị điện trở nối thêm vào Rotor quy đổi về Stator:

( ')2

2 1 2

1

' '

2

X X

R

R R

+ +

cơ mang tải định mức, moment tải không đổi theo tốc độ Với n<n đm , tốc độ động

cơ điều chỉnh bằng phương pháp thay đổi điện áp phần ứng và giữ kích từ là định mức Với n>n đm , tốc độ động cơ thay đổi bằng cách giữ U=U đm và giảm dòng kích

R U E I

R K

U I

K

R K

U

đm u đm d

đm đm

Quy đổi tốc độ của động cơ sang vận tốc góc:

(rad s)

60

2 800 60

78,83

100.1,0230

6,2

_ _

kt

đm kt

kt

I I

KK

I KK

K

K





Suy ra mối quan hệ giữa dòng kích từ sau khi thay đổi so với dòng kích từ định mức:

đm kt

I =0,62 _



Bài 14: Động cơ ở bài 10 bây giờ hoạt động với tải thế năng có M=800Nm Điện

áp nguồn cung cấp cho động cơ U=230V, kích từ động cơ giữ bằng định mức Động cơ hoạt động ở chế độ hãm tái sinh Hãy tính tốc độ động cơ khi đó

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập

R U E I

U

h đm

1,02,4

Điện trở phụ R ư +R kt =1Ω Nếu động cơ hoạt động ở chế độ hãm động năng với tải

M c =400Nm và n=500vòng/phút thì cần thêm điện trở phụ là bao nhiêu vào mạch phần ứng Giả thiết tổn hao cơ không đáng kể và có thể bỏ qua

Dữ liệu đề bài: Cho động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp

Quy đổi tốc độ động cơ sang vận tốc góc:

(rad s)

60

2 600 60

Theo đề bài, ta có Mc=400Nm, so sánh ta thấy Mc nằm giữa cột thứ 4 và thứ 5

Ta dùng phương pháp nội suy:

Viết phương trình đường thẳng qua 2 điểm: A(50;348); B(60;463,2)

Phương trình đường thẳng có dạng:

22852

,11228

52,11228

52,112

,46360

34850

=+

A

B A B

Ax

y

Với Mc=400Nm, ta tính được giá trị dòng điện phần ứng:

( )A M

52 , 11

228 400 52