Đồ án Truyền động điện 2

Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
Lời Cảm Ơn
Chúng em xin cảm ơn thầy LƯU VĂN QUANG là người trực tiếp hướng
dẩn,giúp đở và chỉ bảo chúng em trong đồ án môn học truyền động điện này. Thầy
đả giúp chúng em giải quyết các vấn để nảy sinh trong quá trình làm đồ án và hoàn
thành đề tài đúng thời gian định hướng ban đầu.Đặc biệt là học hỏi được những
kinh nghiêm và thái độ làm việc của thầy để chúng em áp dụng sau này.
Chúng em xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô khoa Điện -Điện tữ của trường
ĐH Sư Phạm Kĩ Thuật TP Hồ Chí Minh, đả tận tình giảng dạy truyền đạt cho
chúng em nhửng kiến thức về chuyên ngành nói chung và bộ môn truyền động điện
nói riêng. Đó là nhửng kiến thức và kình nghiệm quý báu mà chúng em đả học
được trong suốt thời gian qua
Một lần nửa chúng em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến các bạn quà quý thầy cô
đả giúp đở chúng em hoàn thành đồ án.
Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe.
Nhóm sinh viên thực hiện đồ án:
Nguyễn Thế Duy & Nguyễn Duy Phụng
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 1
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
Lời Mở Đầu
Ở nước ta , do yêu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế ,với nhửng cơ
hội thuận lợi và khó khăn thách thức lớn .Sự phát triển nhanh chóng của khoa học
kỉ thuật nói chung và trong lỉnh vực truyền động nói riêng .Ngày càng xuất hiện
nhiều dây chuyền sản xuất mới có mức độ tự đông hóa cao với những khâu truyền
động hiện đại.Truyền động là khâu quan trọng trong dây chuyền sản suất.Đóng
góp trực tiếp trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nhằm tăng khả
năng cạnh tránh với các nước trên thế giới.
Ngày nay , do ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kỉ thuật trong các lỉnh vực :tin
học ,điện tử……nên các khâu truyền động ngày càng phát triển theo hướng hiện
đại .Nâng cao mức độ tự động hóa tác động nhanh ,độ chính xác cao và cón giảm
kích thước và hạ giá thành chi phí đầu tư cho doanh nghiệp

Môt trong nhửng khâu truyền động phổ biến là nâng hạ cầu trục .Nâng hạ cầu
trục là khâu truyển động cơ bản của nền công ngiệp nước ta hiện nay. Được sử
dụng rộng rải từ các hải cảng, khu công nghiệp đến các nhà máy xí nghiệp và các
công trường xây dựng. Giúp con người hạn chế lao động bằng chân tay.Đồng thời
góp phần đẩy nhanh quá trình vận chuyển và đảm bảo an toàn cho người lao
động.Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng được nhửng điểu kiện thực tiển trong quá
trình điều khiển và vận hành đòi hỏi ngững kĩ sư phải có kiến thức cơ bản về
chuyện ngành
Nội dung của đồ án này là trình bày nhửng kiến thức cơ bản về truyền động
điện. Bao gồm phân tích các đặc tính của hệ thống truyền động cho hệ thống nâng
hạ cầu trục. Tính toán và thiết kế sơ đổ điểu khiện hệ thống truyền động với động
cơ điện một chiểu kích từ song song và động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3
pha rotor dây quấn.
Do kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn nội dung đổ án còn nhiều vấn để sai
sót nhất định và cần bổ sung . Mong các thầy cô củng như các bạn góp ý thêm để
bài báo cáo chúng em được hoàn thiện hơn
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 2
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ngày . . . tháng . . . năm 2009
Giáo viên hướng dẫn
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 3
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ngày . . . tháng . . . năm 2009
Giáo viên phản biện
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 4
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC
Nội dung đồ án :
Hãy tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng cầu trục
dùng động cơ điện là :
Động cơ DC dùng kích từ song song.
Động cơ AC khơng đồng bộ 3 pha rotor dây quấn
Có các số liệu như sau:
Bảng số liệu
Động cơ điện một chiều kích từ song song :
P
đm
(kw) U
đm

(v) I
đm
(A) I
KTđm
(A) n
đm
(v/p)
94 204 524 5,8 600
Động cơ AC khơng đồng bộ 3 pha
Pđm (KW) U1 đm (v) 2p
N1(vòng) N2(vòng)
Kdq1 Kdq2
cos
φ
đm
54 400 10 68 34 0,954 0,954 0.844
m1 m1 R1(Ω) R2(Ω)
X1(Ω) X2(Ω)
I
0
(A) ŋ
3 3 0,24 0,05 0,64 0,054 34 0,84
Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:
1. Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ, tính các điện trở phụ mở máy bằng
phương pháp đồ thị phụ tải
2. . Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với tốc
độ lần lượt là:
a. n =1/2 n
đm

b. n = 1/4 n
đm

3. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào rotor khi hạ tải xuống với tốc độ lần
lượt là:
a. n=1/2nđm
b.n=1/4nđm,
c.n=2nđm
4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý đđiều khiển để mở máy nâng hạ tải : sơ đổ mạch động
lực.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 5
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
Trang
Phần A: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ
CẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH
TỪ SONG SONG
Chương I:ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ
SONG SONG 7
1.Xây dựng phương trình đặc tính tốc độ : 7
2. Phương trình đặc tính cơ 8
3. ảnh hưởng của các thơng số đến đặc tính cơ: 9
4.Đặc tính khi đảo chiều quay động cơ 13
5. Mở máy và tính điện trở mở máy 16
6. Hảm máy; 18
7.Hãm động năng kích từ độc lập : 23
Chương 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦU TRỤC NÂNG
HẠ TẢI DÙNG ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ SONG SONG 26
1. Tính R
p
bằng phương pháp đồ thò: 26

2. Tính toán điện trở phụ cần đóng vào mạch rotor khi nâng tải: 28
3. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch khi hạ tải: 29
4. Sơ đổ động lực điều khiển động cơ mở máy qua ba cấp điện trở và
nâng hạ tải với nhiều cấp tốc độ: 31
phần B: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ
CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHA DÂY QUẤN
Chương 3: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 32
1.Phương trình đặc tính tốc độ: 32
2.Phương trình đặc tính cơ: 34
3.Ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ: 38
4.Mở máy và tính điện trở mở máy: 44
5.Hảm máy 46
Chương 4: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC DÙNG
ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA 53
1.Tính tốn điện trở máy qua 3 cấp điện trở phụ biết rằng động
cơ kéo tải định mức 53
2.Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor
để nâng tải lên với các tốc độ lần lượt là
2
1
n
đm
;
4
1
n
đm
: 58
3. Tính tốn điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để thay đổi

tốc độ khi hạ tải với tốc độ lần lượt là n=0,5 n
dm
,n=1/3 n
dm
, n=3/2 n
dm
: 60
4.Sơ đồ động lực dùng động cơ xoay chiều khơng đồng bộ ba pha rotor
dây quấn mở máy qua 3 cấp điện trở và nâng hạ cầu trục với nhiều cấp
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 6
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
tốc độ: 64
Phần A: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ
CẦU TRỤC DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ
SONG SONG
Chương I:ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN KÍCH TỪ
SONG SONG
1.Xây dựng phương trình đặc tính tốc độ :


Hình 1.1.ĐCĐ một chiều kích từ song song

Ta có : pt cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều
U
đm
= E
ư
+ R
ư
I

ư


⇒
E
ư
= U
đm
- R
ư
I
ư

với E
ư
= K
E
φ
đm
n

⇒
K
E
φ
đm
n = U
đm
- R
ư

I
ư

⇒

đmE
ưư
đmE
đm
K
IR
K
U
n
ΦΦ
−=
: ( phương trình đặc tốc độ tự nhiên của động điện kích từ
song song)
Trong đó: n : tốc độ quay của động cơ
U
đm
: điện áp đònh mức của ĐCĐ một chiều

a60
PN
K
E
=
: hệ số điện động của động cơ

đm
Φ
:từ thông kích từ dưới 1 cực từ
R
ư
: điện trở của mạch phần ứng
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 7
C
kt
I
ư
E
ư
I
I
kt
+
R
p
U
đm
R
kp
-
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
I
ư
: dòng điện mạch phần ứng
R
P

:điện trở phụ trong mạch phần ứng
Nếu thêm điện trở phụ R
p
vào phần ứng thì ta được phương trình đặc tính tốc
độ nhân tạo :

( )
đmE
ưpư
đmE
đm
K
IRR
K
U
n
Φ
+
−
Φ
=
Khi I
ư
= 0 :n =
đmE
đm
0
K
U
n

Φ
=
:là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.

đmE
ư
TN
K
R
a
Φ
=
: là hệ số gốc hay độ dốc của đường đặc tính tốc độ tự nhiên

đmE
ư
ưTN
K
RưI
aIn
Φ
Δ ==
:là độ sụt tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên

n
0


n
A

=n
dm






0 I
c
I
ư
Hình 1.3.Đặc tính cơ tự nhiên.
1-3 = n
0
: tốc độ không tải lý tûng
2-3 = n
A
: tốc độ làm việc của đường đtc TN
1-2 = ∆n
TN
: độ sụt tốc độ
Nếu I
c
= I
đm
thì n
A
= n
đm

2. Phương trình đặc tính cơ :
Ta có :
n =f(M
đ
)
Moment điện từ của động cơ được xác đònh bởi công thức:
M
đt
= K
M
đm
Φ
I
ư


đmM
ư
K
M
I
Φ
=⇒

Thay I
ư
vào phương trình đặc tính tốc độ ta được :

đm

2
ME
ư
đmE
đm
KK
MR
K
U
n
Φ
Φ
−=
: (phương trình đặc tính cơ tự nhiên của
ĐCĐ một chiều kích từ song song )
Trong đó : M :là moment điện từ của động cơ
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 8
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

a60
PN
K
E
=
: hệ số điện động của động cơ

a2
PN
K
M

Π
=
: hệ số cấu tạo của động cơ
Hay

đm
2
E
2
ư
đmE
đm
9,55K
MR
K
U
n
Φ
Φ
−=

với K
M
=9.55K
E
Khi I
ư
=0  M
đt
=0


đmE
đm
0
K
U
nn
Φ
==


:là tốc độ không tải lý tưởng

đm
2
E
2
ư
TN
9,55K
R
a
Φ
=
:hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm
2
E
2

ư
TNTN
9,55K
MR
Man
Φ
Δ ==
: độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên

3. ảnh hưởng của các thơng số đến đặc tính cơ:
Ta có phương trình đặc tính cơ nhân tạo:

2
)
Φ
+
−
Φ
=
E
2
ư
E
9,55K
M(R
K
U
n
p
R

Đặt:
đmE
đm
0
K
U
nn
Φ
==


:là tốc độ không tải lý tưởng

đm
2
E
2
ư
TN
9,55K
R
a
Φ
=
:hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm
2
E
2

ư
TNTN
9,55K
MR
Man
Φ
Δ ==
độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên
a.nh hưởng của điện trở phụ nối tiếp trên mạch phần ứng :

Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.
Giả sử U
ư
= U
đm
= const
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 9
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

đm
ΦΦ =
=const
R
p
thay đổi
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R
p
vào mạch
phần ứng.
Phương trình đặc tính cơ :

( )
2
đm
2
E
pư
đmE
đm
9,55K
MRR
K
U
n
Φ
Φ
+
−=

Khi điện trở phụ R
p
thay đổi thì:
•

đmE
đm
0
K
U
n

Φ
=
= const
•
hệ số góc nhân tạo:
( )
2
đmE
pư
NT
K9,55
RR
a
Φ
+
=
> a
TN
•
độ dốc nhân tạo:
Man
NTNT
=Δ
>
TN
n∆
.
Kết luận: họ các đặc tính cơ là chùm đường thẳng xuất phát từ n
0
n

n
0
D

n
đm
= n
A
A
B R
P
= 0 (TN) Với R
P2
>R
P1
C R
P1

R
P2
0 M
C
=M
đm
M
b.nh hưởng của điện áp đặt lên phần ứng :

I I
kt

CKT
U

I
ư
Giả sử: I
KT
= I
KTđm
= const

đm
ΦΦ =
=const
R
p
=0.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 10
0
U
2
Với U
2
< U
1
<U
đm
n
0
n

U
đm
(TN)
n
01
n
02
M
c
n
03
M
U
1
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
- Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với U
đm
ta có :

2
đmME
ư
đmE
KK
MR
K
U
n
Φ
Φ

−=
- Khi giảm điện áp thì:
• tốc độ n giảm theo.
•
a
NT
= a
TN
= const
•
NT
n∆
=
TN
n∆
=const
Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính
cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên.
- Khi giảm điện áp thì moment ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của động cơ
giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất đònh. Do đó, phương
pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện
khi khởi động.





Hình 1.6: Họ các đặc tính cơ khi thay đổi
điện áp đặt lên phần ứng
c.nh hưởng của từ thông :

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ kích từ.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 11
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
- Khi thêm R
PKT
nối tiếp với cuộn kích từ thì:
I
KT
giảm xuống < I
KTđm
⇒ Φ giảm xuống < Φ
đm
R
p
=0
U=U
đm
Đối với đặc tính tốc độ:
Xét phương trình đặc tính tốc độ :

ΦΦ
E
ưư
E
đm
K
IR

K
U
n −=
+ Khi mở máy :

Φ
−
Φ
==
E
ưmmư
E
đm
K
IR
K
U
0n

⇒
0 = U
đm
– R
ư
.I
ưđm


⇒
I

ưmm
=
ư
đm
R
U
= const.
+ Khi động cơ không tải:

xE
đm
0x
K
U
n
Φ
=

Khi
x
Φ
giảm
⇒
n
0x
tăng và I
ưmm
= const.
Họ các đặc tính tốc độ khi thay đổi từ thông
Φ

.
Đối với đường đặc tính cơ:
- Xét phương trình đặc tính cơ :

2
2
E
ư
E
đm
9,55K
MR
K
U
n
Φ
Φ
−=

- Moment khi mở máy :
M
mm
= K
M
Φ
I
ưmm

với K
M

, I
ưmm
: const.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 12
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
Khi
Φ
giảm thì :
Φ
E
đm
0
K
U
n =
tăng và M
mm
giảm.
Thông thường để đảm bảo tuổi thọ động cơ thì :
M
C
< M
đm


⇒
Φ
giảm
⇒
n tăng n(vòng /phút)

Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông .
4.Đặc tính khi đảo chiều quay động cơ:
a. Đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :
Sơ đồ nguyên lý khi đảo cực tính
điện áp đặt lên phần ứng.
Việc đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng nhờ các tiếp điểm T, N của các công tắc
tơ
Khi T hoạt động (n > 0):

0nKE
đm
>Φ=⇒
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 13
B
2
B
1
1
Φ
2
Φ
2
Φ<Φ
1
với
A
1
A
2

I
ư

thuậ
n
C
k
t
N
N
+
I
ư

nghòc
h
A
E
ư
U
đ
m
N
B
T
-
0 M
C2
M
đm

M
C1
M
mm1
M
mm2
M(N.m)
n
01
n
02
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

0
R
)nn(.K
R
EU
I
ư
0đmE
ư
ưđm
ư
>
−Φ
=
−
=⇒

0IKM
ưđmM
>=⇒ Φ
Ta có phương trình đặc tính cơ :

đm
2
ME
ư
đmE
đm
KK
MR
K
U
n
Φ
Φ
−=
Khi N hoạt động, cực tính điện áp được đảo ta có : n < 0

0nKE
đm
<=⇒ Φ

0
R
)nn(.K
R
E)U(

I
ư
0đmE
ư
ưđm
ư
<
−−Φ
=
−−
=⇒

0
R
)nn(.K
I
ư
0đmE
ư
<
+−Φ
=⇒
Khi tiến hành đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng thì dòng điện qua phần ứng là
I
ư
< 0 nên moment điện từ của phần ứng đảo chiều

0IKM
ưđmM
<=⇒ Φ

- Phương trình đặc tính cơ :

M
KK
R
K
U
n
đm
2
ME
ư
đmE
đm
Φ
Φ
+−=

M
KK
R
n
đm
2
ME
ư
0
Φ
+−=
- Đường biểu diễn đặc tính cơ : n

M
Đ
n
0
+U
đm
đường đặc tính cơ khi
động cơ quay thuận chiều
-M
C
0 M
C
M
-U
đm
n
0
M
Đ
đường đặc tính cơ khi động
cơ quay ngược chiều
Đặc tính cơ khi đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 14
n
n
Φ
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

b. Đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ ( đảo từ thông Φ)
Sơ đồ nguyên lý khi đảo chiều

dòng điện qua cuộn kích từ.
Việc đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ được thực hiện nhờ tiếp điểm T, N của
các công tắc tơ
Khi T hoạt động : n>0,Φ
đm

0nKE
đm
>Φ=⇒

0
R
)nn(.K
R
EU
I
ư
0đmE
ư
ưđm
ư
>
−Φ
=
−
=⇒

0IKM
ưđmM
>=⇒ Φ

- Phương trình đặc tính cơ:

M
đm
ME
ư
đmE
đm
KK
R
K
U
n
2
Φ
−
Φ
=
Khi N hoạt động: từ thông
đm
Φ
được đảo cực (chiều dòng điện qua cuộn kích từ
được đảo) : n<0, (-Φ
đm
)

0n)(KE
đm
>Φ−=⇒

0
R
)nn)((K
R
EU
I
ư
0đmE
ư
ưđm
ư
>
+−Φ−
=
−
=⇒
- Moment điện tư:ø

( )
0IKM
ưđmMĐ
<−= Φ
- Phương trình đặc tính cơ :

M
KK
R
)(K
U
n

đm
2
ME
ư
đmE
đm
Φ
Φ
+
−
=


⇔
0M
KK
R
K
U
n
đm
2
ME
ư
đmE
đm
<+−=
Φ
Φ

Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 15
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
- Đường biểu diễn đặc tính cơ cũng có dạng như khi ta đảo chiều bằng cách
đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng:
n
M
Đ
n
0
+U
đm
đường đặc tính cơ khi
động cơ quay thuận chiều
-M
C
0 M
C
M
-U
đm
n
0
M
Đ
đường đặc tính cơ khi động
cơ quay ngược chiều
5. Mở máy và tính điện trở mở máy
a.Mở máy :
- Ta có :Dòng điện phần ứng:

ư
đmm
ư
R
nKU
I
Φ−
=
- Khi mở máy n = 0
⇒
E
ư
=0
⇒
dòng điện khi mở máy
ư
đm
mm
R
U
I =
.
Vì điện áp phần ứng E
ư
lúc mở máy E
ư
<<1

⇒
R

ư
= (0,04
→
0,05)
mm
đm
I
U

⇒
I
mm
= (20
→
25)I
đm
Tác hại của dòng mở máy khi dòng mở máy lớn :
+ Cháy cách điện dây quấn.
+ Gây sụt áp lớn trên lưới điện
+ Lực điện động lớn có thể gây biến dạng kết cấu cơ khí của rãnh.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 16
n
n
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
b. Xây dựng đường đặc tính mở máy và xác đònh trò số điện trở phụ mở máy
bằng phương pháp đồ thò
Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý ĐC khi mở máy
bằng điện trở phụ.
Dựa vào các thông số động cơ và đặc tính vạn năng vẽ ra được đặc tính cơ điện
tự nhiên.

Chọn dòng điện giới hạn I
1
=(1,8
→
2,5)I
đm
và tính điện trở tổng của mạch phần
ứng khi khởi động.
1
đm
I
U
R =
Chọn dòng điện chuyển khi khởi động :
I
2
=(1,1
→
1,3)I
đm
nếu I
đm
> I
C
I
2
=(1,1
→
1,3)I
C

nếu I
C
> I
đm
Gióng I
2
lên đặc tính cơ tự nhiên có giá trò n
TN2
(h) từ đó xác đònh giảm (b) trên
đặc tính khởi động với giá trò dòng I
2
.
ư
Ì
dm
2dm
2TN2NT
RIU
RIU
nn
−
−
=
Kẻ đường thẳng qua ab.Trên đặc tính tự nhiên kẽ đường thẳng qua gh. Hai
đường này cắt nhau tại n
0.
Từ n
0
dựng đường đặc tính khởi động hình tia thoả mản điều kiện :
Bảo đảm đúng số cấp khởi động yêu cầu.

Từ điểm f kẻ đường song song với trục hoành và phải cắt đặc tính tự nhiên đúng
ở điểm g.
Nếu không thoả mãn điều kiện trên ta phải chọn lại giá trò I
1
,I
2
để xây dựng lại
đặc tính khởi động.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 17
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
Hình 1.17: Đặc tính cơ của ĐC DC
kích từ song song khi mở máy.
Tính điện trở khởi động :
- Gọi điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng khi khởi động là R
p.
- Ta có :R
p
= R – R
ư
- Điện trở khởi động trong từng cấp là:









=









−
=
jg
eg
R
jg
jgje
RR
ưưp
I










=









−
=
jg
cg
R
jg
jgjc
RR
ưưp
II










=









−
=
jg
ag
R
jg
jgja
RR
ưưp
III
I1
pp
RR =

III2
Ppp
RRR
−=

II
III3
Ppp
RRR −=
6. Hảm máy;

Trạng thái động cơ quay thuận:
n>0 
0nKE
đm
>Φ=

I
KTđm
>0  Φ
đm
>0

ư
0đmE
ư
ưđm
ư
R
)nn(K
R
EU
I
−Φ
=
−
=
Vì n
0
>n  I
ư

>0

0IKM
ưđmM
>Φ=
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 18
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
- Phương trình đặc tính cơ:

0M
KK
R
nn
đm
2
ME
ư
0
>
Φ
−=

ưđmđm
IUP =
>0  nhận năng lượng(tiêu thụ năng lượng điện)
Sơ đồ nguyên lý ĐC quay thuận.
Trạng thái hãm máy: là trạng thái mà tốc độ n và moment M
H
ngược chiều.
Trạng thái hãm máy được sử dụng trong các trường hợp sau :

+ Cần dừng nhanh động cơ.
+ Giữ cho tải thế năng được hạ xuống với tốc độ không đổi.
+ Giữ cho một tải trọng đứng yên trên cao khi nó có khuynh hướng rơi xuống
đất.
a. Hãm tái sinh :
-Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay n và moment quay M
H
ngược chiều và n > n
0
- Có hai phương pháp hãm tái sinh :
+ Hãm bằng phương pháp giảm tốc độ điện áp.
+ Hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp phần ứng đặt lên phần
ứng.
Giảm tốc độ bằng phương pháp giảm điện áp:
Đặc tính cơ khi giảm tốc độ
bằng phương pháp giảm điện áp.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 19
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

Xét điểm B:
Do quán tính n
B
>0( động cơ quay theo chiều cũ)

0nKE
BđmB
>Φ=

0
)(

011
<
−Φ
=
−
=
ư
BđmE
ư
ưB
ưB
R
nnK
R
EU
I

0IKM
ưBđmMĐB
<Φ=
B là điểm bắt đầu quá trình hãm tái sinh.
Đoạn Bn
01
: n giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn 0.

0
01
>Φ=
nKE
đm

0
R
)nn(K
R
EU
I
ư
01đmE
ư
ư1
ư
<
−Φ
=
−
=

0IKM
ưđmMĐ
<Φ=
- Ta có: n > n
01
> 0 và M
Đ
<0
 Bn
01
là đoạn đặc tính hãm tái sinh
- Khi n giảm tốc 

ư
I
giảm 
Đ
M
giảm

ư1
IUP =
< 0: phát toả năng lượng về nguồn
- Phương trình đặc tính cơ:

2
đm
2
E
ư
đmE
1
9,55K
MR
K
U
n
Φ
−
Φ
=
Hãm tái sinh được gọi là:Hãm máy phát.
Tại n

01
: n = n
01

0
R
)nn(K
R
EU
I
ư
01đmE
ư
ư1
ư
=
−Φ
=
−
=

0M
Đ
=
Tại n
01
C: n
01
>n>0
0

R
)nn(K
R
EU
I
ư
01đmE
ư
ư1
ư
>
−Φ
=
−
=
0IKM
ưđmMĐ
>Φ=
Đoạn n
01
C: là đoạn đặc tính động cơ quay thuận giảm tốc độ
Vì M
Đ
< M
C
nên hệ thống giảm tốc
- Khi n giảm 
ư
I
tăng  M

Đ
tăng. Tăng đến C thì cân bằng với M
tải
(hệ thống
làm việc ổn đònh).
Hệ thống đang làm việc nâng tải tại điểm A. Người ta tiến hành giảm điện áp
xuống còn U
1
, lúc này do quán tính tốc độ vẫn quay theo chiều cũ, nhưng dòng điện
và môment đã đảo chiều. Quá trình hãm tái sinh diễn ra ở góc phần tư thứ 2, làm
giảm nhanh tốc độ động cơ về n
01
. Đến n
01
, M
Đ
=0. Trên trục động cơ còn môment
cản M
C
ngược chiều với n nên nó tiếp tục làm cho động cơ giảm tốc, đồng thời

M
Đ
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 20
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
tăng dần cho đến C thì cân bằng M
Đ
= M
C
. Hệ thống sẽ làm việc ổn đònh ở tốc độ

thấp.
Khi hạ tải thế năng bằng phương pháp đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng:
- Khi muốn hạ tải ta phải đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Lúc
này nếu moment do trong tải gây ra lớn hơn moment ma sát trong các bộ phận
chuyễn động của cơ cấu, động cơ sẽ làm việc ở trang thái hãm tái sinh trên hình
trên. Khi hạ tải, để hạn chế dòng khởi động ta đóng thêm điện trở phụ vào mạch
phần ứng. Tốc độ động cơ tăng lên dần. Khi tốc độ gần đạt tới giá trò n
0
ta cắt điện
trở phụ, động cơ tăng tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên. Khi tốc độ vượt quá n > n
0
, moment điện từ của động cơ đổi dấu trở thành moment hãm đến điểm A moment
M
H
= M
C
, tải trọng được hạ với tốc độ ổn đònh n
0đ
, trong trạng thái hãm tái sinh.
b. Hãm ngược :
Đònh nghóa: Hãm ngược là trạng thái hãm xảy ra khi Roto của động cơ do động
năng tích luỹ trong các bộ phận chuyển động hoặc do tải thế năng mà quay ngược
chiều với moment điện từ của động cơ.
Có hai cách để thực hiện hãm ngược :
Hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :
- Phương trình đặc tính cơ của đường số (1):

M
KK
R

K
)(-U
n
đm
2
ME
ư
đmE
đm
Φ
−
Φ
=
- Phương trình đặc tính cơ của đường số (2):

M
KK
RR
K
U
n
đm
2
ME
Pư
đmE
đm
Φ
+
−

Φ
=
Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cáchđảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 21
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
Giả sử hệ thống đang làm việc ổn đònh tại điểm A, để hạ tải người ta tiến hành
đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng của động cơ (kết hợp đóng thêm điện trở phụ
để hạn chế cho dòng điện hãm ban đầu không vượt quá 2,5I
đm)
, điểm làm việc
chuyển từ A sang B
1
. Lúc này do quán tính tốc độ n vẫn quay theo chiều cũ nhưng
I
ư
và M
Đ
đã đảo chiều. Quá trình hãm ngược diễn ra làm giảm nhanh tốc độ động cơ
về 0, đoạn B
1
C
1
gọi là đoạn đặc tính động cơ hãm ngược bằng cách đảo chiều điện
áp đặt lên phần ứng.
- Tại C
1
, n=0 nhưng do M
Đ
và M
C

cùng chiều chúng sẽ kéo roto quay ngược, theo
chiều của chúng, động cơ bắt đầu quá trình mở máy theo chiều ngược lại và tăng
tốc do có sự hỗ trợ của M
Đ
và M
C
, đoạn C
1
(-n
0
) gọi là đoạn đặc tính động cơ quay
ngược.
- Tại (-n
0
) , moment động cơ M
Đ
=0, M
C
cùng chiều với n nên hệ thống tiếp tục
tăng tốc vượt khỏi (-n
0
) , khi đó M
Đ
đảo chiều quá trình hãm tái sinh diễn ra trên
đoạn (-n
0
) E
1
, M
Đ

lớn dần cho đến điểm E
1
thì cân bằng M
Đ
và M
C
, tải thế năng
được hạ xuống với tốc độ không đổi là (-n
E1
).
Để hạn chế dòng điện hãm ngược lúc bắt đầu không vượt quá 2,5I
đm
thì người ta
đóng thêm điện trở phụ khi đảo cực điện áp. Do đó điểm làm việc sẽ chuyển từ A
sang B
2
để rồi cuối cùng hạ tải với tốc độ n
E2
và
E2
n
>
E1
n
.
Hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ :
Giả sử động cơ đang nâng tải tại điểm A người ta thực hiện hạ tải bằng cách
đóng vào mạch phần ứng một điện trở phụ đủ lớn(lớn hơn điện trở phụ mở máy).
Lúc này điểm làm việc chuyễn sang điểm B.
Tại B

3
: M
Đ
< M
C
, hệ thống giảm tốc từ B đến C.
Lúc này I
ư
và M
Đ
tăng dần trò số
( )
pư
0đmE
ư
RR
nnK
I
+
+
=
Φ

Tại điểm C
3
: tốc độ bằng 0 nhưng trên trục động cơ tồn tại moment ngược chiều
nhau là M
Đ
và M
C

, nhưng vì M
C
có trò số lớn hơn nên nó sẽ làm Roto quay theo
chiều ngược lại để hạ tải xuống.
Lúc này do sự hỗ trợ của moment cản thế năng, động cơ tăng tốc từ C
3
đến E
3
đồng
thời I
ư
và M
Đ
tăng dần và có giá trò dương.
0
RR
)nn(K
RR
))n(n(K
I
pư
0đmE
pư
00đmE
ư
>
+
+
=
+

−−
=
Φ
Φ

M
Đ
= K
E
0I
ưđm
>Φ
- Trạng thái hãm ngược diễn ra cho đến E
3
thì M
Đ
= M
C
tải được hạ xuống với tốc
độ không đổi là (-n
D
). Nếu ta thay đổi trò số điện trở phụ R
p
thì ta sẽ thay đổi được
tốc độ khi hạ tải.

Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 22
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

n

n
0


C
3
0 M
C
M
-n
D
E
3
Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ.
c.Hãm động năng :
Đònh nghóa: Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát
mà năng lượng cơ học của động cơ đã tích luỹ được trong quá trình làm việc trước
đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt.
7.Hãm động năng kích từ độc lập :
Sơ đồ nguyên lý của ĐC khi hãm động năng kích từ độc lập.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 23
I
ư
R
HĐN
+
n
A
I
kt

C
kt
E
ư
B
-
A
B
3
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
Đặc tính cơ khi hãm động năng kích từ độc lập.
- Giả sử hệ thống đang làm việc tại điểm A (động cơ đang nâng tải). Dể hạ tải
người ta ngắt phần ưng ra khỏi lưới điện và đóng qua điện trở hãm R
HĐN
, cuộn kích
từ vẫn còn được cung cấp điện, lúc này do quán tính phần ứng vẫn quay theo chiều
cũ, động cơ làm việc ở chế độ máy phát, phát ra sức điện động E
ư
có chiều không
đổi, sức điện động này tạo trong mạch kín dòng điện I
ư
đã đảo chiều nên moment
M
Đ
cũng đảo chiều.

0
RR
E
I

HĐNư
ư
ư
<
+
−
=


0IKM
ưđmMĐ
<=⇒
Φ


- Hệ thống làm việc tại điểm B, tại đây n và M
Đ
ngược chiều nhau, trạng thái
hãm động năng kích từ độc lập xảy ra, tốc độ động cơ giảm về 0.
- Phương trình đường đặc tính cơ khi hãm ngược động năng là :


M
KK
)RR(
n
2
đmME
HĐNư
Φ

+
−=
B
1
0 : là đoạn đặc tính hãm động năng kích từ độc lập đối với tải phản kháng
hoặc tắt nguồn.

Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 24
Đồ án truyền động điện GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
Hãm động năng tự kích từ :
Sơ đồ nguyên lý khi hãm động năng tự kích từ .
- Người ta thực hiện hãm động năng tự kích từ bằng cách ngắt phần ứng và cuộn
kích từ ra khỏi phần điện và đóng qua điện trở hãm.
- Do quán tính động cơ tiếp tục quay theo chiều cũ (n > 0), các thanh dẫn quét qua
từ dư của mạch từ Stator nen6 vẫn cảm ứng ra sức điện động E
ư
.
n>0
Φ
dư
>0
0nKE
đm
>= Φ

0
RR
RR
R
E

I
CktHĐN
CktHĐN
ư
ư
ư
<
+
+
−
=

M
Đ
<0

⇒
do đó, quá trình hãm động năng tự kích từ diễn ra làm n giảm.
- Phương trình đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ :

M
KK
RR
RR
R
n
2
ME
HĐNCkt
HĐNCkt

ư
Φ








+
+
−=

- Thông thường, R
HĐN
rất nhỏ so với R
Ckt
. Do đó phương trình đặc tính cơ :

M
KK
RR
n
2
ME
HĐNư
Φ
+
−=

- Khi hãm động năng tốc độ n sẽ giảm dần, sức điện động E
ư
phát ra cũng giảm
theo
→
I
ư
giảm
→
M
Đ
giảm
→
I
KT
giảm
Φ
→
giảm. E
ư
phụ thuộc vừa
Φ
vừa n
→
đường biểu diễn đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ không còn là đường thẳng
nữa mà là đường cong đi qua gốc toạ độ.
Nhóm SVTH: Nguyễn Thế Duy – Nguyễn Duy Phụng 25