PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN
----

ĐỒ ÁN LIÊN MÔN 2
PBL2: TỔNG HỢP HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

Hướng dẫn: PGS.TS LÊ TIẾN DŨNG
Trợ giảng: HUỲNH QUỐC HÙNG
Nhóm thực hiện: NHĨM 3
Thành viên: NGUYỄN VĂN PHỤC
NGUYỄN QUANG REN
NGUYỄN LƯƠNG TÀI
NGUYỄN THANH TẨN
PHAN MINH THUẬN
Nhóm học phần: 19.33
Ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
ĐÀ NẴNG, 2021


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG, TÍNH TỐN U CẦU CỦA
TẢI VÀ TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ ................................................... 10
1.1

Tổng quan về hệ thống:............................................................................... 10

1.1.1

Giới thiệu yêu cầu đề tài, mơ tả bài tốn của đề tài: ............................ 10

1.1.2

Xây dựng sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện: .................................. 11

1.2

Tính tốn u cầu của tải: ........................................................................... 13

1.2.1

Tính tốn các thông số yêu cầu của tải: ............................................... 13

1.2.2

Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập: ....................... 17

1.2.3

Phân tích chọn phương án truyền động cho động cơ: .......................... 18

1.3

Tính chọn cơng suất động cơ: ..................................................................... 21

1.3.1

Tính chọn động cơ: .............................................................................. 21

1.3.2

Kiểm nghiệm các thông số điện cơ của động cơ: ................................ 23

1.3.3

Kiểm nghiệm động cơ bằng mơ phỏng MATLAB / SIMULINK: ...... 26

CHƯƠNG 2:
2.1

TÍNH TỐN MẠCH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT ........................... 30

Tính chọn bộ biến đổi cơng suất: ................................................................ 30

2.1.1

Phân tích chọn bộ biến đổi cơng suất:.................................................. 30

2.1.2

Tổng quan về bộ chỉnh lưu kép 3 pha: ................................................. 30

2.1.3

Tính chọn linh kiện cho bộ biến đổi: ................................................... 34

2.1.4

Tính tốn chọn thiết bị bảo vệ cho mạch động lực: ............................. 35

2.2

Thiết kế mạch điều khiển phát xung: .......................................................... 36

2.2.1

Yêu cầu chung đối với mạch điều khiển: ............................................. 36

2.2.2

Cấu trúc mạch điều khiển:.................................................................... 37

2.3

Mô phỏng bộ biến đổi công suất: ................................................................ 40

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN PHẦN ĐO LƯỜNG, BỘ ĐIỀU KHIỂN, VÀ HOÀN
THIỆN SƠ ĐỒ MẠCH PHẦN CỨNG TOÀN HỆ THỐNG .................................. 44
3.1

Tính chọn phần đo lường: ........................................................................... 44

3.1.1

Tính chọn các cảm biến: ...................................................................... 44

ACS712 30A .................................................................................................... 44
Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 2


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

N3806-AB-400N .............................................................................................. 46
3.2

Tính chọn vi điều khiển: ............................................................................. 47

3.3

Phân tích ngun lí hoạt động của tồn hệ thống: ...................................... 51

CHƯƠNG 4:
4.1

THIẾT KẾ, TỔNG HỢP PHẦN ĐIỀU KHIỂN ........................... 52

Xây dựng mơ hình tốn học của hệ truyền động điện: ............................... 52

4.1.1

Mơ hình tốn học động cơ điện một chiều kích từ độc lập: ................. 52

4.1.2

Mơ hình tốn học của bộ chỉnh lưu kép: .............................................. 54

4.1.3

Mơ hình tốn học của cảm biến: .......................................................... 56

4.1.4

Mơ hình hóa hệ thống truyền động điện: ............................................. 56

4.2

Tổng hợp mạch vòng hệ thống truyền động điện: ...................................... 57

4.2.1

Tổng hợp mạch vòng dòng điện:.......................................................... 57

4.2.2

Tổng hợp mạch vịng tốc độ:................................................................ 59

4.3

Lập trình thuật tốn điều khiển cho vi điều khiển: ..................................... 61

4.3.1

Lưu đồ thuật toán: ............................................................................... 61

4.3.2

Chương trình lập trình cho Arduino Uno: ............................................ 61

4.3.3

Kiểm nghiệm chương trình lập trình cho Arduino Mega 2560: .......... 64

CHƯƠNG 5:
5.1

MƠ PHỎNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ........................................... 68

Mơ phỏng tồn hệ thống trên phần mềm MATLAB / SIMULINK: .......... 68

5.1.1

Phân tích phần điều khiển: .................................................................. 69

5.1.2

Kết quả mô phỏng: ............................................................................... 71

5.2

Đánh giá chất lượng hệ thống: .................................................................... 74

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 3


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Tải chuyển động tịnh tiến

Hình 1. 2 Đồ thị tốc độ mong muốn...... 10

Hình 1. 3 Sơ đồ tổng quát của hệ truyền động điện. ............................................... 11
Hình 1. 4 Sơ đồ tổng quát khối động lực.................................................................. 11
Hình 1. 5 Sơ đồ tổng quát khối điều khiển ............................................................... 12
Hình 1. 6 Đồ thị tốc độ góc mong muốn. ................................................................. 13
Hình 1. 7 Đồ thị tổng hợp tốc độ, mô men, công suất yêu cầu của tải. .................... 16
Hình 1. 8 Đồ thị trạng thái hoạt động của động cơ. ................................................. 18
Hình 1. 10 Đồ thị mơ tả khởi động mềm. ................................................................. 19
Hình 1. 13 Sơ đồ mạch điện và đồ thị đặc tính cơ – điện của hãm động năng. ....... 20
Hình 1. 14 Sơ đồ mạch thay đổi điện áp phần ứng và sơ đồ thay thế. ..................... 20
Hình 1. 15 Đồ thị đặc tính cơ – điện khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ ...... 21
Hình 1. 18 Động cơ điện một chiều ZD37. .............................................................. 22
Hình 1. 19 Hộp giảm tốc WPDS. ............................................................................. 23
Hình 1. 20 Đồ thị khiểm nghiệm mơ men điện từ của động cơ khi có hộp số. ....... 25
Hình 1. 21 Đồ thị khiểm nghiệm cơng suất của động cơ khi có hộp số. .................. 26
Hình 1. 22 Sơ đồ mô phỏng hoạt động động cơ. ...................................................... 26

Hình 1. 23 Đồ thị tốc độ theo thời gian với điện áp 220VDC.................................. 27
Hình 1. 24 Đồ thị điện áp, dòng điện phần ứng với điện áp 220VDC ..................... 27
Hình 1. 25 Đồ thị mơ men theo thời gian với điện áp 220VDC. ............................. 27
Hình 1. 26 Đồ thị tốc độ theo thời gian với điện áp 110VDC.................................. 28
Hình 1. 27 Đồ thị điện áp, dòng điện phần ứng với điện áp 110VDC. .................... 28
Hình 1. 28 Đồ thị mô men theo thời gian với điện áp 110VDC. ............................. 28
Hình 2. 1 Sơ đồ mạch chỉnh lưu kép 3 pha. ............................................................. 30
Hình 2. 2 Sơ đồ mơ tả chỉnh lưu kép. ....................................................................... 30
Hình 2. 3 Các trạng thái hoạt động của bộ chỉnh lưu kép. ....................................... 31
Hình 2. 4 Sơ đồ nguyên lí mạch chỉnh lưu cầu 3 pha............................................... 31
Hình 2. 5 Đồ thị xung kích các van. ......................................................................... 31
Hình 2. 6 Thyristor T22-10-07 ................................................................................. 34
Hình 2. 7 Aptomat Schneider – EZ9F34306. ........................................................... 35
Hình 2. 8 Mạch bảo vệ q áp trong cho van cơng suất........................................... 36
Hình 2. 9 Sơ đồ chi tiết mạch động lực. ................................................................... 36
Hình 2. 10 Đồ thị mô tả phương pháp PWM và các dạng xung kích thyristor. ...... 37
Hình 2. 11 Sơ đồ mạch phát xung. ........................................................................... 37
Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 4


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

Hình 2. 12 Opto quang P817 .................................................................................... 38
Hình 2. 13 Sơ đồ mạch đồng bộ. .............................................................................. 38
Hình 2. 14 Sơ đồ mơ phỏng mạch đồng bộ. ............................................................. 39
Hình 2. 15 Kết quả mơ phỏng .................................................................................. 39

Hình 2. 16 Sơ đồ mơ phỏng bộ biến đổi cơng suất. ................................................. 40
Hình 2. 17 Đồ thị dòng điện theo thời gian ở lần mơ phỏng 1. ................................ 41
Hình 2. 18 Đồ thị điện áp theo thời gian ở lần mô phỏng 1. .................................... 41
Hình 2. 19 Đồ thị dịng điện theo thời gian ở lần mơ phỏng 2. ................................ 42
Hình 2. 20 Đồ thị điện áp theo thời gian ở lần mô phỏng 2. .................................... 42
Hình 2. 21 Đồ thị dịng điện khi mơ phỏng đảo chiều. ............................................ 42
Hình 2. 22 Đồ thị điện áp khi mơ phỏng đảo chiều.................................................. 42
Hình 3. 1 Cảm biến dịng ACS712 30A . ................................................................. 44
Hình 3. 2 Sơ đồ đấu nối cảm biến dịng. .................................................................. 45
Hình 3. 3 Encoder N3806-AB-400N. ....................................................................... 46
Hình 3. 4 Sơ đồ đối nối encoder. .............................................................................. 46
Hình 3. 6 Sơ đồ chức năng của các chân trên board Arduino Mega. ....................... 48
Hình 3. 7 Sơ đồ chi tiết mạch phần cứng của hệ truyền động điện. ......................... 49
Hình 4. 1 Mơ hình tổng quát hệ truyền động điện. .................................................. 52
Hình 4. 2 Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống. .......................................................... 52
Hình 4. 3 Sơ đồ cấu trúc động cơ. ............................................................................ 53
Hình 4. 4 Hàm truyền động cơ. ................................................................................ 54
Hình 4. 5 Phương pháp điều khiển arccos ................................................................ 55
MHình 4. 6 Mơ hình tốn học của bộ biến đổi......................................................... 55
Hình 4. 7 Tổng hợp mơ hình tốn học của hệ thống ................................................ 56
Hình 4. 8 Sơ đồ mạch vịng dịng điện ..................................................................... 57
Hình 4. 9 Hàm truyền mạch vòng dòng điện của hệ thống ...................................... 59
Hình 4. 10 Sơ đồ mạch vịng tốc độ của hệ thống .................................................... 59
Hình 4. 11 Hàm truyền của hệ thống. ....................................................................... 60
Hình 4. 12 Lưu đồ thuật tốn điều khiển của hệ thống. ........................................... 61
Hình 4.13 Cơng cụ vẽ đồ thị Serial Plotter. .............................................................. 64
Hình 4. 14 Đồ thị khởi tạo giá trị tốc độ mong muốn trong chương trình. .............. 64
Hình 4. 15 Sơ đồ mơ phỏng bằng Proteus. .............................................................. 65
Hình 4. 16 MOTOR-ENCODER trong Proteus. ...................................................... 65

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 5


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

Hình 4. 17 IC cảm biến dịng ACS712 trong Proteus. ............................................. 65
Hình 4. 18 Cơng cụ VIRTUAL TERMINAL trong Proteus. ................................... 65
Hình 4. 19 Mơ phỏng đọc encoder và cảm biến dịng khi động quay thuận. .......... 66
Hình 4. 20 Mơ phỏng đọc encoder và cảm biến dịng khi động quay nghịch. ......... 66
Hình 5. 1 Sơ đồ mơ phỏng tồn hệ thống. ................................................................ 68
Hình 5. 2 Nhập vào giá trị tải. .................................................................................. 68
Hình 5. 3 Sơ đồ mơ phỏng phần điều khiển. ............................................................ 69
Hình 5. 4 Nhập tốc độ mong muốn vào khối Deisired speed. .................................. 69
Hình 5. 5 Phản hồi tốc độ. ........................................................................................ 70
Hình 5. 6 Sơ đồ mơ phỏng khối thuật tốn điều khiển ............................................. 70
Hình 5. 7 Đồ thị điện áp sau chỉnh lưu. .................................................................... 71
Hình 5. 8 Đồ thị tốc độ mong muốn: ........................................................................ 71
Hình 5. 9 Đồ thị tốc độ theo thời gian. ..................................................................... 72
Hình 5. 10 Đồ thị so sánh tốc độ động cơ và tốc độ mong muốn. .......................... 72
Hình 5. 11 Đồ thị dòng điện đặt vào mạch vòng dòng điện. .................................... 72
Hình 5. 12 Đồ thị dịng điện phần ứng theo thời gian. ............................................. 73
Hình 5. 13 Đồ thị so sánh dòng điện phần ứng và dòng điện mạch vòng ............... 73
Hình 5. 14 Đồ thị mơ men động cơ. ......................................................................... 73
Hình 5. 15 Đồ thị mối quan hệ dịng điện và momen thực của động cơ. ................. 74

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 6


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Tốc độ mong muốn theo thời gian. ........................................................... 13
Bảng 1. 2 Giá trị mô men điện từ yêu cầu của tải theo thời gian. ............................ 14
Bảng 1. 3 Công suất tức thời yêu cầu của tải theo thời gian. ................................... 15
Bảng 1. 4 Thông số điện của động cơ. ..................................................................... 22
Bảng 1. 5 Thơng số kích thước của động cơ. ........................................................... 22
Bảng 1. 6 Thông số hộp giảm tốc. ........................................................................... 22
Bảng 1. 7 Mô men điện từ yêu cầu của tải sau khi chọn động cơ và hộp số............ 23
Bảng 1. 8 Công suất yêu cầu của tải sau khi đã chọn động cơ và hộp số. ............... 23
Bảng 1. 9 Thông số các thiết bị. ............................................................................... 29
Bảng 2. 1 Thông sô của Thyristor T22-10-07 ......................................................... 34
Bảng 2. 2 Thông số Aptomat LS MCB 3P ............................................................... 35
Bảng 2. 3 Thông số của P817 ................................................................................... 38
Bảng 3. 1 Thơng số của cảm biến dịng ACS712 30A . ........................................... 44
Bảng 3. 2 Thông số của Encoder N3806-AB-400N. ................................................ 46
Bảng 3. 3 Thông số của Arduino Uno. ..................................................................... 47
Bảng 3. 4 Các tham số phần cứng đã chọn............................................................... 50

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 7

PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển khơng ngừng của nền khoa học kỹ thuật đã tạo ra
những thành tựu to lớn, trong đó ngành tự động hóa cũng góp phần khơng nhỏ vào
thành cơng đó. Một trong những vấn đề quan trọng trong các dây truyền tự động hoá
sản xuất hiện đại là việc điều chỉnh tốc độ động cơ. Động cơ điện được sử dụng rộng
rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp
sản xuất hiện đại và trong nhiều lỉnh vực đời sống không thể thiếu các động cơ điện,vì
vậy các loại động cơ điện được chế tạo ngày càng hoàn thiện hơn. Từ trước đến nay,
động cơ một chiều vẫn luôn là loại động cơ được sử dụng rộng rãi kể cả trong những
hệ thống yêu cầu cao.
Với Đồ án Tổng hợp hệ thống truyền động điện đề tài: “Thiết kế hệ thống
truyền động điện sử dụng động cơ một chiều kích từ độc lâp” đã giúp chúng em hiểu
rõ hơn về động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cũng như những ứng dụng thực tế
của nó trong đời sống hiện nay. Với đề tài này, giúp em thấy được sự cần thiết của
đông cơ điện trong cuộc sống hiện tại, những phương pháp lựa chọn động cơ, tính
tốn tải … nhằm xây dựng một hệ thống điều khiển đảm bảo tính tin cậy, chính xác,
đảm bảo các vấn đề kinh tế, kỹ thuật.
Với đề tài trên bài báo cáo của em gồm các phần chính sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống, tính tốn u cầu của tải và tính chọn
cơng suất động cơ.
Chương 2: Tính tốn mạch điện tử cơng suất.
Chương 3: Tính chọn phần đo lường, bộ điều khiển và hồn thiện sơ đồ
mạch phần cứng toàn hệ thống.
Chương 4: Thiết kế, tổng hợp phần điều khiển.
Chương 5: Mô phỏng đánh giá kết quả.

Việc hồn thành đề tài này khơng tránh được những sai lầm thiếu sót. Em rất
mong được nhận sự phê bình, đánh giá của các Thầy Cơ để chúng em có thể rút ra
được kinh nghiệm và cũng nhằm bổ sung kiến thức cho mình.

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 8


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm chúng em đã nhận được sự giúp đỡ
của các Thầy Cô trong ban dạy bộ môn PBL2, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình từ
Thầy Lê Tiến Dũng, Thầy Giáp Quang Huy, Cơ Trương Thị Bích Thanh và Thầy
Ngơ Đình Thanh để nhóm chúng em có thể hồn thành đề tài này. Chúng em xin
chân thành cảm ơn!
Ngoài ra chúng em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến anh
Huỳnh Quốc Hùng – trợ giảng chính cho đồ án liên môn này cũng như các bạn
trong Khoa, trong Trường đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này.
Đà nẵng, ngày 26 tháng 12 năm 2021
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quang Ren (NT)
Phan Minh Thuận
Nguyễn Văn Phục
Nguyễn Lương Tài
Nguyễn Thanh Tẩn

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 9


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG, TÍNH TỐN
U CẦU CỦA TẢI VÀ TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT
ĐỘNG CƠ
1.1 Tổng quan về hệ thống:
1.1.1 Giới thiệu yêu cầu đề tài, mô tả bài toán của đề tài:
Dự án này yêu cầu thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát tốc độ hệ thống
truyền động sử dụng động cơ một chiều kích từ độc lập với tải chuyển động tịnh tiến.
Yêu cầu hệ truyền động: điều khiển băng tải để vật có khối lượng M chuyển
động tịnh tiến (mơ tả như Hình 1.1) với tốc độ mong muốn (mơ tả như Hình 1.2). Cụ
thể trong đề tài này ta chọn tải là vật có khối lượng 120 kg. Nguồn cấp cho hệ thống
là nguồn xoay chiều 3 pha 220/380V.

Hình 1. 1 Tải chuyển động tịnh tiến

Hình 1. 2 Đồ thị tốc độ mong muốn.

Trong đó:
-

M : Khối lượng của tải (M = 120 Kg)
r : Bán kính pulley

-

𝐽𝑀 : Mơ men quán tính trên trục động cơ

-

𝜔𝑚 : Tốc độ quay động cơ

-

𝑇𝑒𝑚 : Mô men điện từ của động cơ

-

u : Tốc độ mong muốn của tải

-

𝑓𝐿 : Ngoại lực

Theo yêu cầu ta có tải ở dạng băng tải, để đáp ứng yêu cầu thì trục rotor của
động cơ cần phải quay với tốc độ mong muốn và truyền động cho băng tải.
Từ đồ thị tốc độ mong muốn của tải được mơ tả ở Hình 1.2 ta xác định được
các giai đoạn hoạt động của động cơ như sau:
- Khởi động, tăng tốc lên tốc độ mong muốn
- Hoạt động ổn định ở tốc độ mong muốn
- Hãm dừng, giảm tốc độ về 0
- Đảo chiều và tăng tốc lên theo chiều ngược lại
- Hoạt động ổn định ở tốc độ mong muốn
- Hãm dừng, giảm tốc độ về 0

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 10


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

1.1.2 Xây dựng sơ đồ tổng quát hệ truyền động điện:
Từ yêu cầu chuyển động của tải ta đưa ra được mối quan hệ giữa các bộ phận
của hệ truyền động:
-

Tải chuyển động tịnh tiến được truyền động từ trục Rotor của động cơ
Để động cơ hoạt động cần cấp một nguồn điện phù hợp với các thông số định
mức động cơ → cần có bộ biến đổi cơng suất.

-

Để giám sát tốc độ động cơ cần phải có các cảm biến đo được các tín hiệu
cần dùng → cần có các cảm biến dịng, cảm biến tốc độ.

-

Từ các giá trị cảm biến thu được và giá trị mong muốn hệ truyền động đáp
ứng, ta sẽ tính tốn và đưa ra tín hiệu điều khiển cho động cơ → cần có bộ
điều khiển.
Từ các phân tích trên ta đưa ra sơ đồ tổng quát của hệ truyền động điện:

Hình 1. 3 Sơ đồ tổng quát của hệ truyền động điện.

Từ sơ đồ tổng quát hệ truyện động ta sẽ đi phân tích chức năng của từng khối
để rõ hơn nguyên lí hoạt động của hệ truyện động:
❖ Khối động lực:

Hình 1. 4 Sơ đồ tổng qt khối động lực

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 11


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

Ta có sơ đồ tổng quát khối động lực như Hình 1.4, khối động lực gồm có các
phần chính là bộ biến đổi công suất, động cơ điện, hộp số và băng tải như hình vẽ.
Dưới đây là mơ tả và chức năng của từ phần trong khối động lực:
-

Bộ biến đổi công suất: Các bộ biến đổi thường dùng trong các hệ truyền
động điện hiện đại là các bộ biến đổi điện tử công suất như bộ chỉnh lưu, bộ
băm điện áp, bộ điều áp xoay chiều, bộ biến tần. Cụ thể ở đề tài này bộ cơng
suất có nhiệm vụ biến đổi từ nguồn điện xoay chiều 3 pha cố định đã cho
sang nguồn điện phù hợp cấp cho động cơ.

-

Động cơ: Sử dụng động cơ một chiều kích từ độc lập để truyền động cho tải.
Trục Rotor của động cơ có chức năng truyền động trực tiếp cho pulley băng

-

chuyền.
Trong trường hợp chọn động cơ không đủ tải ta sẽ sử dụng hộp số để tăng
momen của động cơ lên cho phù hợp với tải.

Băng tải: Pulley chuyển động quay và truyền động cho tải M chuyển động
tịnh tiến thơng qua băng tải.
❖ Khối điều khiển:

-

Hình 1. 5 Sơ đồ tổng quát khối điều khiển

Ta có sơ đồ tổng quát khối điều khiển như Hình 1.5, khối điều khiển có chức
năng giám sát, tính tốn và đưa ra các giá trị điều khiển cho phần động lực để kết
quả đầu ra bám sát yêu cầu mong muốn. Dưới đây là mô tả và chức năng của từng
phần trong khối điều khiển:
- Bộ cảm biến có chức năng đo và phản hồi các giá trị tốc độ góc và dòng điện
của động cơ về bộ điều khiển.
- Bộ điều khiển được lập trình các thuật tốn điều khiển truyền động và điều
chỉnh q trình cơng nghệ. Từ các thông tin phản hồi cùng với giá trị đặt
mong muốn ở đầu vào, các thuật toán điều khiển thực hiện tính tốn và đưa
ra các giá trị điều khiển cần thiết để điều khiển tốc độ thực của động cơ bám
theo giá trị đặt mong muốn.

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 12


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

1.2 Tính tốn u cầu của tải:
Từ mơ tả bài tốn ta đi tính tốn các thơng số u cầu của tải, tổng quan về
động cơ điện một chiều kích từ độc lập và phân tích, đưa ra phương án truyền động
cho động cơ.
1.2.1 Tính tốn các thơng số u cầu của tải:
-

Ta chọn các thông số mong muốn của tải:
 Khối lương tải: M = 120kg
 Bán kính Pulley: r = 0.15m
 Giả sử bỏ qua ma sát ổ trục và lực cản khơng khí

-

Từ đồ thị tốc độ mong muốn được mơ tả ở Hình 1.2 ta đi tính tốc độ góc 𝜔𝑚

-

tương ứng theo từng mốc thời gian thông qua biểu thức:
𝑢
𝜔𝑚 =

𝑟
Ta biểu diễn kết quả tính tốn ở bảng sau:

(1.1)

Bảng 1.1 Tốc độ mong muốn theo thời gian.

-

t(s)

u(t)

ω(t)

0

0

0

1

5

33.3

3

5

33.3

3.5

0

0

4

-5

-33.3

6

-5

-33.3

7

0

0

Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị tốc độ góc 𝜔𝑚 mong muốn như sau:

Hình 1. 6 Đồ thị tốc độ góc mong muốn.

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 13


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

❖ Dựa vào đồ thị Hình 1.6 ta xác định được quá trình hoạt động động cơ:
- Quán trình tải chạy tới:
 Từ 0 đến 1s: tốc độ quay (𝝎𝒎 ) của động cơ tăng từ 𝟎 rad/s đến 𝟑𝟑. 𝟑 rad/s
 Từ 1 đến 3s: động cơ hoạt động ổn định với tốc độ quay 𝝎𝒎 =
𝟑𝟑. 𝟑 rad/s
 Từ 3 đến 3.5s: tốc độ quay của động cơ giảm về 𝝎𝒎 = 𝟎 rad/s
-

Quán trình tải chạy lùi:
 Từ 3.5 đến 4s: động cơ đảo chiều, độ lớn tốc độ quay của tăng dần lên
𝝎𝒎 = 𝟑𝟑. 𝟑 rad/s
 Từ 4 đến 6s: động cơ hoạt động ổn định với độ lớn tốc độ quay 𝜔𝑚 =
33.3 rad/s
 Từ 6 đến 7s: tốc độ quay của động cơ giảm về 𝜔𝑚 = 0 rad/s và dừng.

❖ Áp dụng định luật II Newton để đưa ra phương trình cân bằng của hệ:

- Theo định luật II Newton ta có:
𝑇𝑒𝑚 = 𝐽𝑚
-

Với 𝐽𝑀

𝑑𝜔𝑚
𝑑𝑡

𝑑𝜔𝑚
𝑑𝜔𝑚
+ 𝑟2𝑀
+ 𝑟𝑓𝐿
𝑑𝑡
𝑑𝑡

(1.2)

là mô men yêu cầu để quay trục rotor của động cơ, vì chưa chọn

động cơ nên tạm thời bỏ qua giá trị này, sau khi chọn được động cơ ta sẽ
kiểm nghiệm lại, để thuận lợi cho việc tính tốn ta cũng tạm thời bỏ qua
ngoại lực 𝑓𝐿 . Lúc này ta xác định công thức sơ bộ momen điện từ của động
cơ là:
𝑇𝑒𝑚 = 𝑟 2 𝑀
-

𝑑𝜔𝑚
𝑑𝑡

(1.3)

Lúc này ta tính tốn mơ men điện từ cần cung cấp để kéo tải trong từng giai

đoạn như bảng sau:
Bảng 1. 2 Giá trị mô men điện từ yêu cầu của tải theo thời gian.

t(s)

𝑇𝑒𝑚 (N.m)

0→1

89.91

1→3

0

3 → 3.5
3.5 → 4

-179.82
-179.82

4→6

0

6→7

89.91

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 14


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

-

Từ các kết quả tính tốn của mơ men điện từ ta tính được cơng suất tức thời
cần đáp ứng của tải thông qua biểu thức:
(1.4)
𝑃 = 𝑇𝑒𝑚 𝜔𝑚

-

Ta biểu diễn kết quả tính tốn ở Bảng 1.3:
Bảng 1. 3 Công suất tức thời yêu cầu của tải theo thời gian.

t(s)
1
3
3.5
4
6
7

P (W)
𝑃1

2994

𝑃2

0

𝑃3

0

𝑃4

-5988

𝑃5

0

𝑃6

0

𝑃7

5988

𝑃8

0

𝑃9

0

𝑃10

-2994

𝑃11

0

𝑃12

0

- Từ hai Bảng 1.2 và Bảng 1.3 ta có được giá trị mơ men cực đại và giá
trị công suất cực đại yêu cầu của tải:
 𝑇𝑒𝑚 = 179.82 (N.m)
 𝑃 = 5988 (W)
- Từ đây ta vẽ được đồ thị biểu diễn tốc độ quay (𝜔𝑚 ), momen điện từ
(𝑇𝑒𝑚 ) và công suất (𝑃) yêu cầu của tải như Hình 1.7

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 15


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

Hình 1. 7 Đồ thị tổng hợp tốc độ, mơ men, công suất yêu cầu của tải.

❖ Tiếp theo ta đi tính mơ men đẳng trị 𝑇đ𝑡 và cơng suất đẳng trị 𝑃đ𝑡 :
-

Mô men đẳng trị 𝑇đ𝑡 :

𝑇đ𝑡 = √

∑ 𝑇𝑒𝑚 2 𝛥𝑡𝑖
∑ 𝛥𝑡𝑖

(1.5)

2
2
2
2
2
2
𝑇𝑒𝑚1
𝛥𝑡1 + 𝑇𝑒𝑚2
𝛥𝑡2 + 𝑇𝑒𝑚3
𝛥𝑡3 + 𝑇𝑒𝑚4
𝛥𝑡4 + 𝑇𝑒𝑚5
𝛥𝑡5 + 𝑇𝑒𝑚6
𝛥𝑡6

=√
∑ 𝛥𝑡𝑖

=√

89.912 + 02 × 2 + (−179.82)2 × 0.5 + (−179.82)2 × 0.5 + 02 × 2 + 89.912
7

= 83.24 (𝑁. 𝑚)
Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 16


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện
-

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

Công suất đẳng trị 𝑃đ𝑡 :

𝑃đ𝑡 = √

∑𝑃𝑖2 𝛥𝑡𝑖
∑ 𝛥𝑡𝑖

(1.6)

=√

𝑃12 𝛥𝑡1 + 𝑃22 𝛥𝑡2 + 𝑃42 𝛥𝑡3 + 𝑃52 𝛥𝑡4 + 𝑃62 𝛥𝑡5 + 𝑃82 𝛥𝑡6
∑ 𝛥𝑡𝑖

=√

29942 × 1 + (−5988)2 × 0.5 + 59882 × 0.5 + (−2994)2 × 1
7

= 2771.9 (𝑊)
❖ Tốc độ cực đại mong muốn:
-

𝑛𝑚𝑎𝑥 = 𝜔𝑚𝑎𝑥 ×

60
2𝜋

= 33.3 ×

60
2𝜋

= 318 (

𝑣ị𝑛𝑔
𝑝ℎú𝑡

)

1.2.2 Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

❖ Giới thiệu động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
- Khái niệm:
Động cơ điện một chiều kích từ độc lập là một động cơ trong đó phần ứng và
phần kích từ được cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ. Từ thông chính được sinh ra bởi
nguồn điện kích từ độc lập. Dòng điện chạy qua cuộn dây phần ứng từ nguồn điện
phần ứng làm cho phần ứng hoạt động như một nam châm.
- Cấu tạo:
Những phần chính của động cơ điện một chiều gồm stator (phần cảm) và rotor
(phần ứng). Stator là một nam châm điện được cấp điện từ nguồn điện một chiều,
rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều tạo ra dòng điện
đặt trong từ trường, Phần ứng và phần kích từ được cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ.
- Nguyên lý làm việc :
Khi đặt một điện áp vào phần úng của động cơ, trong dây quấn phần ứng có
dịng điện được đặt trong từ trường sẽ chịu tác dụng tương hổ lên nhau tạo nên momen
tác dụng lên rotor, làm rotor quay. Khi rotor quay với tốc độ nhất định thì các thanh
dẫn của dây quấn phần ứng sẽ cắt từ trường của phần cảm, theo định luật cảm ứng
điện từ, trong khung dây sinh ra sức điện động cảm ứng.
❖ Mơ hình tốn học động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
- Phương trình điện áp mạch phần ứng:
 𝑉𝑎 = 𝑒𝑎 (𝑡) + 𝑅𝑎 𝑖𝑎 (𝑡) + 𝐿𝑎

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

𝑑𝑖𝑎 (𝑡)
𝑑𝑡

(1.7)

Trang 17

PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện
-

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

Suất điện động cảm ứng trong rotor:
 𝑒𝑎 (𝑡) = 𝐾𝑒 𝜙𝜔(𝑡)

-

Phương trình mơ tả quan hện điện - cơ:
 𝑀𝑑𝑡 (𝑡) − 𝑀𝑐 (𝑡) = 𝐽𝑀

-

(1.8)
𝑑𝜔(𝑡)
𝑑𝑡

(1.9)

Mô men điện từ:
 𝑀𝑑𝑡 (𝑡) = 𝐾𝑀 𝜙𝑖𝑎 (𝑡)

(1.10)

1.2.3 Phân tích chọn phương án truyền động cho động cơ:
1.2.3.1 Các trạng thái hoạt động của động cơ:
Sau khi tính tốn mơ men và tốc độ cần đáp ứng của động cơ ta xác định

được các trạng thái hoạt động của động cơ:

Hình 1. 8 Đồ thị trạng thái hoạt động của động cơ.

Từ đồ thị biểu diễn các trạng thái hoạt động của động cơ Hình 1.8 và đồ thị
tốc độ mong muốn Hình 1.6 ta xác định được các trạng thái hoạt động của động cơ ở
từng giai đoạn cụ thể:
-

Từ 0 đến 3s: Động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ I (chế độ động cơ)
Từ 3 đến 3.5s: Động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ II (chế độ máy phát)
Từ 3.5 đến 4s: Động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ III (chế độ động cơ)
Từ 4 đến 7s: Động cơ hoạt động ở góc phần tư thứ IV (chế độ máy phát)
Ta suy ra được các trạng thái hoạt động của động cơ:
Khởi động
Hãm
Đảo chiều

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 18


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

1.2.3.2 Chọn phương án khởi động động cơ:
khởi động mềm là sử dụng bộ biên đổi điện tử để điều chỉnh trơn điện áp
phần ứng Va của động cơ, tăng dần từ một giá trị ban đầu Va . Điện áp phần ứng

được lập trình và cho phép đặt tham số để tăng theo quy luật tuyến tính/phi tuyến từ
một giá trị được xác định đến một điện áp có định mức.

Hình 1. 9 Đồ thị mơ tả khởi động mềm.

1.2.3.3 Chọn phương án đảo chiều động cơ:
- Phương trình đặt trưng khi đảo chiều:
 𝜔=−
-

𝑉𝑎,đ𝑚
𝐾𝑒 𝜙đ𝑚

−

𝑅𝑎
2
𝐾𝑒 𝐾𝑀 𝜙đ𝑚

(1.14)

𝑀𝑑𝑡

Nếu vẫn giữ nguyên điện áp định mức, dòng điện khi đảo chiều có giá trị rất
lớn, đốt nóng động cơ. Đồng thời gây ra mô men đảo chiều rất lớn => Gây
xung lực, vặn xoắn rất nguy hiểm cho động cơ, tải và hệ thống sản suất.
 𝐼𝑎,đ𝑐 =

2
−𝑉𝑎,đ𝑚 −𝐾𝑒 𝜙đ𝑚

𝑅𝑎

(đảo chiều điện áp phần ứng)

(1.15)

❖ Kết luận: Để tối ưu phần cứng cũng như giảm chi phí cho hệ thống, trong đề
tài này ta chọn đảo chiều động cơ điện kích từ độc lập bằng cách đảo chiều
điện áp phần ứng.
1.2.3.4 Chọn phương án hãm dừng cho động cơ:
- Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng
lượng cơ học của động cơ đã tích lũy được trong q trình làm việc trước đó
-

biến thành điện năng, tạo ra mơmen hãm.
Ta xét trường hợp hãm động năng kích từ độc lập:
 Khi động cơ đang quay muốn thực hiện hãm động năng kích từ độc
lập ta cắt phần ứng động cơ khỏi lưới điện một chiều và đóng vào
một điện trở hãm, cịn mạch kích từ vẫn nối với nguồn như cũ.
 Tại thời điểm ban đầu, tốc độ động cơ vẫn có giá trị 𝜔ℎđ nên:
𝐸ℎđ = 𝐾𝑒 𝜙𝜔ℎđ

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

(1.17)

Trang 19

PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

 Và dịng điện hãm ban đầu, mơ-men hãm ban đầu:
−𝐾𝑒 𝜙𝜔ℎđ
𝐼ℎđ =
<0
𝑅𝑎 + 𝑅ℎ
𝑀ℎđ = 𝐾𝑀 𝜙𝐼ℎđ < 0

Hình 1. 10 Sơ đồ mạch điện và đồ thị đặc tính cơ – điện của hãm động năng.

-

Khi hãm động năng kích từ độc lập tiêu thụ ít năng lượng từ lưới. Năng
lượng chủ yếu được tạo do động năng của động cơ tích được trong q trình

làm việc
1.2.3.5 Chọn phương án điều khiển tốc độ động cơ:
❖ Phương pháp điều chỉnh điện áp cho phần ứng động cơ:

Hình 1. 11 Sơ đồ mạch thay đổi điện áp phần ứng và sơ đồ thay thế.

-

-

Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn
như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển

v.v… Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng xoay chiều
thành một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều
khiển Uđk.
Chúng ta có phương trình đặc tính cơ của hệ truyền động điện một chiều
điều chỉnh điện áp phần ứng khi từ thông giữ không đổi và bằng định mức:

𝜔=−

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

𝐸𝑏
𝑅𝑎 + 𝑅𝑏
−
𝑀
𝐾𝑒 𝜙 𝐾𝑒 𝐾𝑀 𝜙 2

(1.18)

Trang 20


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện
-

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

Sự khác nhau giữa đặc tính cơ của động cơ và đặc tính cơ của hệ truyền động
điện là độ sụt tốc độ  của hệ truyền động lớn hơn do sự xuất hiện điện trở
trong Rb của bộ biến đổi.

Hình 1. 12 Đồ thị đặc tính cơ – điện khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ

-

Khi điều chỉnh giá trị điện áp Uđk ta nhận được các giá trị 𝐸𝑏 khác nhau và
được họ đặc tính cơ song song với các giá trị 0 (ứng với 𝐸𝑏 ) khác nhau. Ta
nhận thấy khi điều chỉnh điện áp phần ứng cơng suất động cơ tăng tuyến
tính với tốc độ cịn khả năng sinh mơ men của động cơ khơng đổi.

1.3 Tính chọn cơng suất động cơ:
1.3.1 Tính chọn động cơ:
❖ Sau khi tính tốn các thơng số u cầu của tải ở mục 1.2.1 ta có thể tính tốn
và đưa ra các thơng số định mức cho động cơ:
- Với các giá trị đẳng trị của momen và cơng suất đã tính, ta phải lựa chọn
động cơ sao cho:
 𝑃đ𝑚 = (1 ÷ 1.3)𝑃đ𝑡
 𝑇đ𝑚 = (1 ÷ 1.3)𝑇đ𝑡
- Chọn hệ số dự trữ k = 1.3, vậy nên phải chọn động cơ có thơng số định mức
như sau:
 𝑇𝑑𝑚 = 1.3𝑇đ𝑡 = 1.3 × 83.24 = 108.212 (𝑁. 𝑚)
 𝑃𝑑𝑚 = 1.3𝑃đ𝑡 = 1.3 × 2771.9 = 3603.47 (𝑊 )
 𝑛𝑚𝑎𝑥 = 318 (vịng/phút)

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 21


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

❖ Sau khi có các thơng số định mức u cầu của động cơ ta đi chọn động cơ cụ
thể:
Dựa vào thông số định mức yêu cầu, ta chọn động cơ DZ37 và hộp giảm tốc

-

WPDS với tỉ số truyền 1 ÷ 5
 Động cơ DZ37 có các thơng số cụ thể như sau:
Bảng 1. 4 Thông số điện của động cơ.

Loại

ZD37

Cơng

Cơng suất

suất
(KW)

cực đại
(KW)

Phần

Kích

ứng

từ

3.7

7

200

200

Điện áp (VDC)

Momen định

Momen cực

Phạm vi tốc

mức (N.m)

đại (N.m)

độ (rpm)

22

40

30 - 1800

Bảng 1. 5 Thơng số kích thước của động cơ.

Kích thước máy (mm)
A
175

AA AB
50

B

220 155

BA BB
36

C

Kích thước trục (mm)

H

K

L

NL

E

ED

D

195 85 125 12 444 506 62

51

28

GD GE
7

4

F

P

8

218

Hình 1. 13 Động cơ điện một chiều ZD37.

 Hộp giảm tốc WPDS có các thơng số cụ thể như sau:
Bảng 1. 6 Thơng số hộp giảm tốc.

Loại

Tỉ số truyền

Đường kính
trục vào (mm)

Rãnh cavet
(mm)

Mơ men qn

WPDS

𝟏÷𝟓

28

8

0.05

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

tính (𝐊𝐠𝐦𝟐 )

Trang 22


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

Hình 1. 14 Hộp giảm tốc WPDS.

1.3.2 Kiểm nghiệm các thơng số điện cơ của động cơ:
1.3.2.1 Tính tốn lại các thông số yêu cầu của tải sau khi chọn động cơ và
hộp số:
- Sau khi chọn được động cơ và hộp giảm tốc ta sẽ tính tốn lại momen và
-

công suất yêu cầu của tải để kiểm nghiệm.
Lúc này ta xác định momen điện từ yêu cầu của tải là:
 𝑇𝑒𝑚 = 𝐽𝑚

𝑑𝜔𝑚
𝑑𝑡

+ 𝑟2𝑀

𝑑𝜔𝑚

(1.20)

𝑑𝑡

2

 Với 𝐽𝑚 = 0.05 Kg𝑚 lấy từ datasheet của hộp giảm tốc đã chọn.
-

Momen điện từ yêu cầu của tải sau khi đã chọn động cơ và hộp số:
Bảng 1. 7 Mô men điện từ yêu cầu của tải sau khi chọn động cơ và hộp số.

t(s)

𝑇𝑒𝑚 (N.m)

0→1

91.56

1→3

0

3 → 3.5

-

-183.17

3.5 → 4

-183.17

4→6

0

6→7

91.56

Từ biểu thức 2.11 ta đi tính cơng suất tức thời của tải sau khi đã chọn động cơ
và hộp số:
Bảng 1. 8 Công suất yêu cầu của tải sau khi đã chọn động cơ và hộp số.

t(s)
1
3

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

P (W)
𝑃1

3049

𝑃2

0

𝑃3

0

Trang 23

PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

3.5
4
6
7

-

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng
𝑃4

-6099

𝑃5

0

𝑃6

0

𝑃7

6099

𝑃8

0

𝑃9

0

𝑃10

-3049

𝑃11

0

𝑃12

0

′
′
Momen đẳng trị 𝑇đ𝑡
và công suất đẳng trị 𝑃đ𝑡
sau khi chọn động cơ và hộp

số:
 Mô men đẳng trị:
′
𝑇đ𝑡

∑ 𝑇𝑒𝑚 2 𝛥𝑡𝑖
=√
∑ 𝛥𝑡𝑖

(1.21)

2
2
2
2
2
2
𝑇𝑒𝑚1
𝛥𝑡1 + 𝑇𝑒𝑚2
𝛥𝑡2 + 𝑇𝑒𝑚3
𝛥𝑡3 + 𝑇𝑒𝑚4
𝛥𝑡4 + 𝑇𝑒𝑚5
𝛥𝑡5 + 𝑇𝑒𝑚6
𝛥𝑡6
=√
∑ 𝛥𝑡𝑖

=√

91.562 × 1 + (−183.17)2 × 0.5 + (−183.17)2 × 0.5 + 91.562 × 1
7

= 84.78 (N.m)
 Công suất đẳng trị:
′
𝑃đ𝑡

∑𝑃𝑖2 𝛥𝑡𝑖

=√
∑ 𝛥𝑡𝑖

=√

𝑃12 𝛥𝑡1 + 𝑃22 𝛥𝑡2 + 𝑃42 𝛥𝑡3 + 𝑃52 𝛥𝑡4 + 𝑃62 𝛥𝑡5 + 𝑃82 𝛥𝑡6
∑ 𝛥𝑡𝑖

=√

30492 × 1 + (−6099)2 × 0.5 + 60992 × 0.5 + (−3049)2 × 1
7

(1.22)

= 2823.13 (𝑊)

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 24


PBL2: Tổng hợp hệ truyền động điện

GVHD: PGS.TS Lê Tiến Dũng

1.3.2.2 Tính tốn các thơng số trên đầu trục ra hộp số:
- Mối quan hệ của các thông số của động cơ trước và sau khi qua hộp số được
biểu diễn bởi cơng thức sau:


𝒏𝟐𝒎𝒂𝒙
𝒏𝟏𝒎𝒂𝒙

=

𝑻𝟏đ𝒎
𝑻𝟐đ𝒎

=

𝑻𝟏𝒎𝒂𝒙
𝑻𝟐𝒎𝒂𝒙

=

𝟏
𝟓

(1.23)

Trong đó:
 𝑛1𝑚𝑎𝑥 : Tốc độ cực đại của động cơ.
 𝑛2𝑚𝑎𝑥 : Tốc độ cực đại trên đầu trục ra của hộp số.
 𝑇1đ𝑚 : Mô men định mức của động cơ.
 𝑇2đ𝑚 : Mô men định mức trên đầu trục ra của hộp số.
 𝑇1𝑚𝑎𝑥 : Mô men cực đại của động cơ.
 𝑇2𝑚𝑎𝑥 : Mô men cực đại trên đầu trục ra của hộp số.
 1/5 là tỉ số truyền của hộp số.
-

Từ biểu thức trên ta có thể tính được các thơng số trên trục ra của hộp số:
 𝑛2𝑚𝑎𝑥 =

𝑛1𝑚𝑎𝑥
5

=

1800
5

= 360 (𝑣ị𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)

 𝑇2đ𝑚 = 𝑇1đ𝑚 × 5 = 22 × 5 = 110 (N.m)
 𝑇2𝑚𝑎𝑥 = 𝑇1𝑚𝑎𝑥 × 5 = 40 × 5 = 200 (N.m)
1.3.2.3

So sánh và đánh giá động cơ và hộp số:

❖ Để so sánh các thông số trên đầu trục ra của hộp số và yêu cầu của tải ta so
sánh những đại lượng sau:
- Tốc độ cực đại mong muốn và tốc độ cực đại trên đầu trục ra của hơp số:
 𝑛2𝑚𝑎𝑥 (360 vịng/phút) > 𝑛𝑚𝑎𝑥 (318 vịng/phút)
-

Mơ men đẳng trị u cầu của tải và mô men định mức trên đầu trục ra của hộp
số:

Hình 1. 15 Đồ thị khiểm nghiệm mơ men điện từ của động cơ khi có hộp số.

Nhóm thực hiện: Nhóm 3

Trang 25