Bài tập lớn truyền động điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA ĐIỆN

--------

Bài Tập Lớn

Cơ Sở Truyền Động Điện
Đề Tài: Tính tốn các trạng thái làm việc của động cơ

điện trong hệ truyền động điện

Giáo Viên Hướng Dẫn : Ths.Nguyễn Minh Thư

Sinh Viên Thực Hiện : Phan Trọng Tiến

Mã Sinh Viên : 1505200773

Lớp : DHDDTCK15(DCN)B

Lớp Học Phần : Cơ Sở Truyền Động Điện (122)_02

Nghệ An, 1/2023

KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

--------------0&0-------------

BÀI TẬP LỚN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Sinh viên thực hiện:Phan Trọng Tiến Lớp:DHDDTCK15(DCN)B

Giáo viên hướng dẫn:Ths.Nguyễn Minh Thư Lớp:Cơ Sở Truyền Động Điện (122)_2

I. ĐỀ.TÀI: Tính tốn các trạng thái làm việc của động cơ điện trong hệ truyền động điện
II. CÁC SỐ LIỆU KỸ THUẬT:

Động cơ điện một chiều kích thích độc lập: Pđm= 16kW; Uđm=220V; Iđm=84,8A;
nđm=1200vg/ph; Rư=0,07  .
III. NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN:

1. Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện tự nhiên.
2. Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo khi thực hiện giảm từ thơng kích từ
(3+K)% so với từ thơng kích từ định mức. (K là số thứ tự sinh viên)
3. Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo biến trở khi mắc vào mạch phần ứng

điện trở có giá trị (2+0,K)().

4. Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo khi thực hiện giảm điện áp phần ứng
(7+K)% so với điện áp định mức.

5. Tính các cấp điện trở khởi động với yêu cầu khởi động nhanh qua 4 cấp.
6. Động cơ đang làm việc trên đặc tính tự nhiên với mơmen phụ tải bằng
(37+K)% Mđm, thực hiện đảo chiều điện áp phần ứng, giữ ngun từ thơng kích từ và
mắc thêm vào mạch phần ứng điện trở có giá trị 3(). Hãy tính mơmen điện từ động cơ
sinh ra đầu và cuối quá trình hãm, vẽ đặc tính hãm?
7. Động cơ đang làm việc trên đặc tính tự nhiên với mơmen phụ tải bằng
(37+K)% Mđm, thực hiện cắt nguồn phần ứng, giữ ngun từ thơng kích từ và mắc thêm
vào mạch phần ứng điện trở có giá trị 4(). Hãy tính mơmen điện từ động cơ sinh ra
đầu và cuối q trình hãm, vẽ đặc tính hãm?

IV. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN:

Ngày giao đề tài: 6/1/2023.

Ngày nộp đề tài: 2/2/2023.

Bộ môn Giáo viên hướng dẫn

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

BÀI 1: Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện tự nhiên

- Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện tự nhiên

Tốc độ định mức

n 1200
ωđm = 9,55 = 9,55 = 125,65 (rad/s)

Kϕđm = Uđm − Iđm.Rư = 220 − 84,8.0,07 = 1,704
ωđm 125,65

Tốc độ không tải lý tưởng

ω0 = Uđm = 220 = 129,11(rad/s)
Kϕđm 1,704

Mơ Mên Định Mức,Dịng định mức

Mđm = Pđm.1000 ωđm = 16.1000 125,65 = 127,338, Iđm = 84,8 (A)

=> Phương trình đặc tính cơ

ω= U − 2 Ru M = 220 − 2 0,07 . 127,338 = 126,038

Kϕđm (Kϕđm) 1,704 (1,704)

ω = U − Ru I = 220 − 0,07 . 84,8 = 125,624
Kϕđm Kϕđm 1,704 1,704

ω
ω

ω0 (129,11) TN ω0 (129,11) TN
ωđm (125,65) ωđm (125,65)

0 Iđm(84,8) I

0 Mđm(127,338) M 1

SVTH:Phan Trọng Tiến

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Câu 2: Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo khi thực hiện giảm từ thơng
kích từ (3+K)% = (3+47)=50% so với từ thơng kích từ định mức. (K là số thứ
tự sinh viên)

- Xây Dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo khi giảm  kích từ 50% so với  kích từ

định mức
ωđm = n 9,55 = 1200 9,55 = 125,65 (rad/s) ,Kϕđm = 1,704

Kϕ = 50%Kϕđm = 0,50.1,704 = 0,852

Tốc độ không tải lý tưởng

ω0NT = Uđm Kϕ = 220 0,852 = 258,216 (rad/s) , ω0TN = Uđm Kϕđm = 220 1,704 = 129,11

Dịng ngắn mạch,Mơ Men Ngắn Mạch:

Inm = Uđm = 220 = 3142,9

Rư 0,07

Mnm = Kϕ. Inm = Kϕ. Uđm = 0,852. 220 = 2677,714
Rư 0,07

Phương trình đặc tính cơ và cơ điện

ω = Uđm K − ϕ (Kϕ)2 Rư . M = 220 0,852 − (0,852)2 0,07 . 127,338 = 245,937

ω = Uđm − Rư . I = 220 − 0,07 . 84,8 = 251,249
Kϕ Kϕ 0,852 0,852

- Vẽ Đặc tính nhân tạo đặc tính cơ và cơ điện khi thay đổi từ thông

SVTH:Phan Trọng Tiến 2

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Câu 3: Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo biến trở khi mắc vào mạch
phần ứng điện trở có giá trị (2+0,K) = (2+0,47)=2,47().
- Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo khi mắc Rf = 2,47 ()
ω0TN = Uđm = 220 = 129,11 (rad/s)

Kϕđm 1,704

Mô men định mức,dòng điện định mức:

Mđm = 127,338 , Iđm = 84,8

Phương trình đặc tính cơ và cơ điện
ωNT = Uđm K − ϕđm (K )2 Rư + Rf . M = 220 1,704 − (1,704)2 0,07 + 2,47 . 127,338 = 17,716

ϕđm

ωNT = Uđm K − Rư + Rf . I = 220 − 0,07 + 2,47 . 84,8 = 2,704 ϕđm Kϕđm 1,704 1,704

- Vẽ Đặc tính nhân tạo đặc tính cơ và cơ điện khi mắc vào mạch phần ứng Rf

SVTH:Phan Trọng Tiến 3

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

ω ω

ω0TN(129,11) ω0TN (129,11)
ωđm (125,65) ωđm (125,65)

ωNT(17,716) ωNT(2,704)

0 Mđm(127,338) 0
ĐẶC TÍNH CƠ NHÂN TẠO ĐẶC TÍNH CƠ ĐIỆN NHÂN TẠO

Bài 4: Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo khi thực hiện giảm điện áp
phần ứng (7+K)% = (7+47)%=54% so với điện áp định mức.

- Xây dựng đặc tính cơ và cơ điện nhân tạo khi U = 54%Uđm

+ Tốc độ không tải lý tưởng

UA = 54%Uđm = 0,54.220=66
ω0TN = Uđm Kϕđm = 220 1,704 = 129,11 (rad/s),
ω0A = UA = 0,54.220 = 69,718 (rad/s)

Kϕđm 1,704
+ Phương trình đặc tính cơ và cơ điện
ωNT = UA K − ϕđm (K )2 Rư . M = 0,54.220 1,704 − (1,704)2 0,07 . 127,338 = 66,648

ϕđm

ωNT = UA K − Rư . I = 0,54.220 − 0,07 . 84,8 = 66,235 ϕđm Kϕđm 1,704 1,704

Vẽ Đường Đặc Tính Nhân tạo Cơ và Cơ điện

SVTH:Phan Trọng Tiến 4

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

ω ω

ω0TN ω0TN
ωđm
TN ωđm TN
ω0A (69,718) U=54%Uđm
ωNT (66,648) ω0A (69,718)

U=54%Uđm ωNT (66,235)

0 Mđm(127,338) 0

Câu 5: Tính các cấp điện trở khởi động với yêu cầu khởi động nhanh qua 4
cấp

Ta có: Rư = 0,07,Rđm = Uđm Iđm = 220 84,8 = 2,59
∗ Rư 0,07

Rư = = = 0,027
Rđm 2,59

+ Xác định dòng khởi động lớn nhất:

Ikđ = I1 = (2 – 2,5)Iđm = 2,2.84,8=186,56

∗ I1 186,56
I1 = = = 2,2
Iđm 84,8

Ta tính được bội số dịng điện khởi động: m=4

m Uđm m 1 4 1
= √ = √ ∗ ∗=√ = 2,026
Rư. I1 Rư. I1 0,027.2,2

Kiểm nghiệm lại giá trị dòng điện I2

SVTH:Phan Trọng Tiến 5

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

I2 = I1 = 186,56 = 92,08

 2,026

Điện trở phụ qua các cấp :

Rf1 = ( − 1). Rư = (2,026 − 1).0,07 = 0,072
Rf2 = . ( − 1). Rư = 2,026. (2,026 − 1).0,07 = 0,146
Rf3 = 2. ( − 1). Rư = 2,0262. (2,026 − 1).0,07 = 0,295
Rf4 = 3. ( − 1). Rư = 2,0263. (2,026 − 1).0,07 = 0,597

Câu 6: Động cơ đang làm việc trên đặc tính tự nhiên với mômen phụ tải bằng

(37+K)% Mđm, thực hiện đảo chiều điện áp phần ứng, giữ ngun từ thơng kích từ
và mắc thêm vào mạch phần ứng điện trở có giá trị 3(). Hãy tính mơmen điện từ
động cơ sinh ra đầu và cuối q trình hãm, vẽ đặc tính hãm?

Mc = (37+47)%Mđm =84%Mđm
Kϕ = Kϕđm = Uđm − Iđm. Rư = 1,704

ωđm
Ta có: Mđm = 127,338

=> Mc = 84%Mđm = 0,84.127,338=106,964
=> ωđm = n 9,55 = 1200 9,55 = 125,65 (rad/s)
=> ωA = Uđm Kϕ − Kϕ2 Rư . Mc = 220 1,704 − 1,7042 0,07 . 106,964 = 126,529

Dòng hãm đầu

Ih1 = − Uđm + Kϕđm. ωA = − 220 + 1,704.126,529 = −141,891
Rư + Rfư 0,07 + 3

Dòng hãm cuối

Ih2 = − Uđm = − 220 = −71,661
Rư + Rfư 0,07 + 3

SVTH:Phan Trọng Tiến 6

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Mô men điện từ động cơ sinh ra đầu quá trình hãm
Mhđ = Kϕ. Ih1 = 1,704. (−141,891) = −241,782
Mơ men điện từ sinh ra cuối quá trình hãm
Mhc = Kϕ. Ih2 = 1,704. (−71,661) = −122,110
Vẽ Đặc tính Hãm Ngược

ω0TN (129,11)
ωA (126,529)

- Mc Mc=0,84.Mđm
−ωôđ
Mhđ(-241,782) Mhc

−ω0TN (−129,11)

Câu 7: Động cơ đang làm việc trên đặc tính tự nhiên với mơmen phụ tải bằng

(37+K)% Mđm, thực hiện cắt nguồn phần ứng, giữ nguyên từ thơng kích từ và mắc
thêm vào mạch phần ứng điện trở có giá trị 4(). Hãy tính mơmen điện từ động cơ
sinh ra đầu và cuối quá trình hãm, vẽ đặc tính hãm?

Mc = (37+K)%Mđm = (37+47)%Mđm = 84%Mđm,Rf = 4()
n 1200

ωđm = 9,55 = 9,55 = 125,65 (rad/s)

SVTH:Phan Trọng Tiến 7

BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Kϕ = Kϕđm = Uđm − Iđm. Rư = 1,704
ωđm

Ta có: Mđm = Pđm ωđm = Pđm nđm . 9,55 = 16.1000 1200 . 9,55 = 127,338

Mc = 84%Mđm =0,84.127,338=106,964

- Tốc độ không tải lý tưởng

ω0 = Uđm = 220 = 129,11
Kϕđm 1,704

Phưởng trình đặc tính cơ khi hãm động năng

ωc = − Kϕ2 Rư + Rf . Mc = − 1,7042 0,07 + 4 . 106,964 = −149,931
ωhbđ = Uđm K − ϕ Kϕ2 Rư . Mc = 220 1,704 − 1,7042 0,07 . 106,964 = 126,529

Dòng hãm ban đầu

Ihbđ = − Kϕ. ωhbđ = − 1,704.126,529 = −52,974
Rư + Rfư 0,07 + 4

Mô men điện từ sinh ra đầu quá trình hãm

Mhbđ = Kϕ. Ihbđ = 1,704. (−52,974) = −90,268

Mơ men điện từ sinh ra cuối q trình hãm: Mhc = 0

SVTH:Phan Trọng Tiến 8