TRUYỀN-ĐIỆN-ĐỘNG

LÝ THUYẾT TRUYỀN ĐIỆN ĐỘNG
Câu 1: Chức năng và nhiệm vụ của hệ truyền động điện? Nêu cấu
trúc cơ bản của hệ? Lấy ví dụ minh họa ở một máy sản xuất?
Chức năng và nhiệm vụ: Hệ truyền động điện là tổ hợp các thiết bị
điện, điện tử phục vụ cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng cung cấp
cho các cơ cấu công tác trên các máy sản xuất cũng như gia cơng truyền tín
hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đối năng lượng đó theo yêu cầu
công nghệ.
Cấu trúc chung của hệ truyền động điện: gồm 2 phần là phần điện
(bao gồm: lưới điện, bộ biến đổi, mạch điện từ của động cơ và các thiết bị
điều khiển) và phần cơ (gồm: roto và trục động cơ, khâu truyền lực và cơ cấu
cơng tác). Có thể mô tả khải quát cấu trúc chung của hệ truyền động điện
bằng sơ đồ dưới đây:

Trong đó:
-

-

-

BĐ là bộ biến đổi dùng để biến đổi loại dòng điện (từ xoay chiều thành
một chiều hoặc ngược lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn
dòng hoặc ngược lại), biến đổi số pha, tần số,…
Đ là động cơ điện, dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ
năng thành điện năng (khi hãm điện).
TL là khâu truyền lực dùng để truyền lực từ động cơ điện đến cơ cấu
sản xuất hoặc dùng để biển đổi dạng chuyển động (quay thành tịnh
tiến,…) hoặc làm phù hợp về tốc độ, momen. Để truyền lực có thể dùng
bánh răng, thanh răng, trục vít, xích, đai truyền,…
CT là cơ cấu cơng tác (cơ cấu sản xuất, cơ cấu làm việc) thực hiện các

thao tác sản xuất và công nghệ (gia công chi tiết, nâng hạ tải trọng,..).
ĐK là khối điều khiển, là các thiết bị dùng để điều khiển bộ biến đổi,
động cơ điện, cơ cấu truyền lực.


Câu 2: Thế nào là phụ tải của truyền động điện? Nêu các thành phần
cơ bản của phụ tải trong hệ?
Phụ tải của truyền động điện là cơ cấu công tác của hệ truyền động
điện. Đặc trưng của nó là sự hình thành momen cản tác động lên trục động
cơ. Mỗi cơ cấu công tác khác nhau sẽ tạo ra momen cản khác nhau (momen
cản thế năng, momen cản phản kháng,…).
Câu 3: Tại sao cần quy đổi lực cản, momen cản, momen quán tính
của hệ truyền động điện về trục động cơ? Trình bày phương pháp
quy đổi các đại lượng đó về trục động cơ?
Mỗi cơ cấu của hệ truyền động điện đều có các đại lượng như tốc độ,
momen (M), vận tốc (v), lực (F), momen quán tính (J) nên để dễ dàng cho
việc nghiên cứu và tính tốn chúng ta quy đổi tất cả các đại lượng đó về trục
động cơ. Ngun tắc của tính tốn quy đổi là đảm bảo năng lượng của hệ
trước và sau khi thay đổi.
1. Quy đổi momen và lực:
- Điều kiện quy đổi: Đảm bảo cân bằng công suất trong phần cơ của hệ
-

truyền động điện tự động.
Trường hợp năng lượng truyền từ động cơ đến máy sản xuất, ta có:

Trong đó:
+ Ptr là công suất trên trục động cơ
+ Pc là công suất của máy sản xuất (công suất cản)
+ là tổn thất cơng suất trong các khâu cơ khí

-

Nếu là chuyển động quay, ta có:

Trong đó:
+ là momen cản tĩnh quy đổi về trục động cơ
+ là tốc độ góc trên trục động cơ
+ là momen cản trên trục làm việc
+ là tốc độ góc trên trục làm việc
-

Nếu tính theo hiệu suất hộp số tốc độ với chuyển động quay, ta
có:


Trong đó:
+ là hiệu suất của hộp tốc độ
+ I =w/wlv là tỷ số truyền của hộp tốc độ
-

Nếu là chuyển động tịnh tiến, ta có lực quy đổi:

Trong đó:
+ là hiệu suất bộ truyền lực
+ là hiệu suất của tang trống
+ là tỷ số quy đổi
2. Quy đổi momen quán tính và khối lượng quán tính:
- Điểu kiện quy đổi: Đảm bảo bảo tồn động năng tích lũy trong

hệ thống.

-

ĐỘNG NĂNG CỦA CÁC DẠNG CHUYỂN ĐỘNG:

+ Chuyển động quay:
+ Chuyển động tịnh tiến:
-

Nếu xét điểm khảo sát là đầu trục động cơ và quán tính chung
của hệ truyền động tại điểm này gọi là Jqđ. Lúc đó ta có phương
trình động năng của hệ là:

Trong đó:
là động năng của động cơ
là động năng của các cơ cấu chuyển động quay
là động năng cảu các cơ cấu chuyển động tịnh tiến
-

Biểu thức quy đổi momen qn tính:

Trong đó:
là momen qn tính quy đổi về trục động cơ
là tốc độ góc trên trục động cơ


là momen quán tính của động cơ
là momen quán tính của bánh răng thứ i
là khối lượng quán tính cảu tải trọng thứ i
là tỷ số truyền tốc độ từ trục thứ i

là tỷ số truyền vận tốc của tải trọng
Câu 4: Thiết lập phương trình chuyển động của hệ truyền động điện?
Phân tích các trạng thái làm việc của hệ?
1. Phương trình chuyển động của hệ truyền động điện: là quan hệ

giữa các đại lượng (w,n,M,..) với thời gian. Dạng tổng quát:

-

Hệ truyền động có hai đại lượng momen tác động và thường ngược
chiều nhau là momen động cơ M và momen cản Mc, ta có:

-

Nếu
Nếu
Nếu
Nếu

M>Mc thì hệ tăng tốc.
MM=Mc thì hệ làm việc ổn định với tốc độ không đổi.
chọn và lấy chiều của tốc độ w làm chuẩn thì:

+ Momen động cơ: M(+) khi M↑↑w và M(-) khi M↑↓w
+ Momen cản: Mc(+) khi Mc↑↓w và Mc(-) khi Mc↑↑w
2. Các trạng thái làm việc của hệ truyền động điện:
- Trạng thái động cơ: Coi cơng suất điện Pđ có giá trị tương đương nếu

-

như nó có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi
công suất điện thành công suất cơ: Pc=M.w cấp cho máy sản xuất và
được tiêu thụ tại cơ cấu công tác của máy. Công suất cơ này có giá
trị tương đ
ương nếu như momen động cơ sinh ra cùng chiều với tốc độ
quay.
Trạng thái máy phát: Cơ cấu công tác của máy sản xuất trong một
điều kiện nào đó có thể tạo ra cơ năng do động năng hoặc thế năng
tích lũy trong hệ đủ lớn, cơ năng đó được truyền về trục động cơ, động
cơ tiếp nhận năng lượng này và làm việc như một máy phát điện.

Câu 6: Momen qn tính là gì? Đơn vị đo lường của nó? Cơng thức
tính quy đổi momen qn tính từ tốc độ góc nào đó về tốc độ của
trục động cơ?
-

Momen quán tính là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức quán tính
của các vật thể trong chuyển động quay.
Đơn vị đo: Kg.m2


-

Cơng thức quy đổi momen qn tính Ji của phần tử thứ I làm việc
với tốc đô wi về tốc độ w:

Đối với phần tử chuyển động thằng với tốc độ Vi, công thức quy đổi từ
khối lượng m về momen qn tính ở tốc độ góc w như sau:

Câu 7: Momen cản được hình thành từ đâu? Đơn vị tính của nó? Cơng
thức quy đổi momen cản từ trục của cơ cấu công tác về trục động cơ?
-

Momen cản được hình thành tại cơ cấu cơng tác và phụ thuộc đặc
điểm công nghệ của máy sản xuất.
Đơn vị đo: N.m
Điều kiện quy đổi: Đảm bảo cân bằng công suất trong phần cơ của
hệ truyền động điện tự động.
Công thức quy đổi momen cản:

Câu 8: Cách vẽ đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện một chiều kích
từ độc lập? Cách xác định các đại lượng cơ bản để vẽ đường đặc tính
này?
Đặc tính cơ tự nhiên là đặc tính cơ có các tham số định mức và khơng
có điện trở phụ trong mạch phần ứng của động cơ:

Xây dựng đường đặc tính cơ tự nhiên của động cơ 1 chiều kích từ độc lập
Đường đặc tính cơ tự nhiên có thể vẽ qua 2 trong số 3 điểm:
Điểm định mức [Mđm; ωđm] ;
Điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω = ω0 ];
Điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0]

Đường đặc tính cơ tự nhiên của động cơ điện DC kích từ độc lập được
vẽ dựa trên 2 hoặc 3 điểm: điểm định mức, điểm không tải lý tưởng và điểm
ngắn mạch.
-

Điểm định mức [M=Mđm,w=wđm]

+ là tốc độ góc định mức
+ là momen định mức
-

Điểm khơng tải lý tưởng [M=0,w=wo]

+ là tốc độ không tải lý tưởng


+
-

Điểm ngắn mạch [M=Mnm,w=0]

+ là momen ngắn mạch
Câu 9: Thiết lập phương trình đặc tính cơ, vẽ dạng đặc tính và nêu
các đại lượng đặc trưng cơ bản cho đặc tính cơ của động cơ điện một
chiều kích từ nối tiếp.

Phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng:

Trong đó:
+ U là điện áp nguồn
+ R = Ru + Rkt + Rf với Ru là điện trở phần ứng động cơ, Rkt là điện trở cuộn
kích từ, Rf là điện trở phụ mắc thêm vào mạch phần ứng.
Từ phương trình cân bằng điện áp trên ta rút ra:
-

Phương trình đặc tính cơ – điện:

-

Phương trình đặc tính cơ:


Dạng đặc tính
Câu 10: Thiết lập phương trình đặc tính cơ, vẽ dạng đặc tính và nêu
các đại lượng đặc trưng cơ bản cho đặc tính cơ cảu động cơ không
đồng bộ ba pha.
-