đồ án kỹ thuật cơ khí chọn phương án truyền động ,tính chọn công suất động cơ và mạch lực

Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
Lụứi noựi ủầu
Cuứng vụựi sửù ủi lẽn cuỷa cõng nghieọp hoaự vaứ hieọn ủái
hoaự ủaỏt nửụực ,thỡ moọt thieỏt bũ goựp phần khõng nhoỷ vaứo chaỏt
lửụùng saỷn phaồm cuỷng nhử sửù ủi lẽn cuỷa moọt nhaứ maựy, xớ
nghieọp vaứ caực nghaứnh cõng nghieọp khãc, khõng ai khaực ủoự chớnh
laứ cầu trúc. Cầu trúc laứ moọt thieỏt bũ laứm vieọc naởng nề ủeồ nãng há
caực taỷi tróng,tuy laứ moọt thieỏt bũ naởng nề cồng kềnh nhửng noự lái
khõng theồ thieỏu trong caực nhaứ maựy, xớ nghieọp.
Trong phám vi ủề taứi”Thieỏt keỏ truyền ủoọng cho cầu trúc “ thỡ
ngoaứi vieọc tớnh toaựn chón ủoọng cụ theỏ naứo cho phuứ hụùp thỡ
phửụng aựn thieỏt keỏ truyền ủoọng laứ khõng theồ thieỏu ủửụùc vaứ trong
ủề taứi naứy em duứng phửụng aựn Thieỏt keỏ heọ truyền ủoọng cho cầu
trúc duứng ủoọng cụ xoay chiều ủiều chổnh baống bieỏn tần
Trong saỷn xuaỏt cõng nghieọp hieọn ủái, ủeồ nãng cao naờng suaỏt,
hieọu suaỏt sửỷ dúng cuỷa maựy, nãng cao chaỏt lửụùng saỷn phaồm vaứ
caực phửụng phaựp tửù ủoọng hoựa dãy chuyền saỷn xuaỏt thỡ heọ thoỏng
truyền ủoọng ủieọn coự ủiều chổnh tần soỏ laứ khõng theồ thieỏu. Vỡ vaọy
nhiều loái ủoọng cụ ủieọn ủaừ ủửụùc cheỏ táo vaứ hoaứn thieọn cao hơn.
Trong ủoự ủoọng cụ ủieọn khõng ủồng boọõ chieỏm tổ leọ lụựn trong cõng
nghieọp, do noự coự nhiều ửu ủieồm noồi baọt nhử: giaự thaứnh thaỏp, deồ
sửỷ dúng, baỷo quaỷn ủụn giaỷn, chi phí vaọn haứnh thaỏp,
Ngaứy nay, do ửựng dúng cuỷa tieỏn boọ khoa hóc kyừ thuaọt ủieọn
tửỷ, sửù phaựt trieồn cuỷa cõng nghieọp, kyừ thuaọt tửù ủoọng hoaự vaứ
mói sinh hoát cuỷa nhãn dãn maứ phám vi sửỷ dúng ủoọng cụ ủoọng cụ
khõng ủồng boọ roọng raỷi hụn.
CHƯƠNGI: ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU
TRUYỀN ĐỘNG.
1
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
1. Cấu tạo của cầu trục.

Cấu tạo của cầu trục gồm 3 bộ phận chính.
+ Xe cầu: Gồm hai dầm chính hoặc khung dàn chính được chế tạo
bằng thép cĩ độ cứng khơng gian đặt cách nhau một khoảng tương ứng với
khoảng cách bánh xe của xe con. Hai đầu cầu được liên kết cơ khí với hai
dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật trong mặt phẳng ngang.
Các bánh xe của cầu trục được thiết kế trên các dầm ngang của khung hình
chữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt nhà xưởng.
+ Xe con: Trên xe con đặt cơ cầu nâng và cơ cấu di chuyển xe con.
Tuỳ theo cơng dụng của cầu trục mà trên xe con cĩ một hoặc hai cơ cấu
nâng. Xe con cĩ thể di chuyển dọc trên xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục cĩ
thể di chuyển được trong suốt chiều ngang phân xưởng.
+ Cơ cấu nâng hạ: Thường cĩ tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để
cuộn cáp nâng và hạ. Cuối hai đầu dây cáp mắc palăng kép để đảm bảo nâng
hạ tải trọng theo phương thẳng đứng. Tồn bộ cơ cầu tang, hộp biến tốc,
động cơ được đặt trên xe con.
+ Cơ cấu phanh hãm
Phanh hãm là bộ phận khơng thể thiếu trong cơ cấu chính của cầu
trục. Phanh dùng trong cầu trục thường cĩ 3 loại: Phanh guốc, phanh dĩa và
2
1
Gph
3
21
Nc
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
phanh đai. Nguyên lý hoạt động cơ bản giống nhau mơ tả cơ cấu phanh đai
gồm
1.Má phanh,
2.Cuộn dây nam châm phanh ( hoặc dùng động cơ bơm thuỷ lực tạo lực
đĩng mở);

3.Đối trọng phanh. Khi động cơ của cơ cấu đĩng vào lưới điện thì đồng
thời động cơ phanh cũng cĩ điện bơm thuỷ lực mở má phanh giải phĩng trục
động cơ để động cơ làm việc. Khi động cơ ngừng làm việc thì động cơ
phanh mất điện Ðp chặt má phanh vào trục động cơ để hãm. Đối với cơ cấu
nâng hạ cầu trục loại nặng thường người ta dùng 2 phanh để đảm bảo an
tồn.
*Nhờ đặc điểm cấu tạo nh trên cầu trục cĩ thể di chuyển phụ tải theo 3
phương phủ kín mặt bằng nhà xưởng.
- Chuyển động theo phương thẳng đứng là chuyển động chính nhờ cĩ
cơ cấu nâng hạ đặt trên xe con.
- Chuyển động dọc theo phân xưởng là nhờ hệ thống chuyển động đặt
trên xe cầu.
- Chuyển động ngang theo phân xưởng nhờ hệ thống truyền động trên
xe con (xe trục).
2. Đặc điểm cơng nghệ.
- Cầu trục làm việc trong mơi trường rất nặng nề nh ngồi hải cảng,
các nhà máy hố chất, xí nghiệp luyện kim v.v
- Làm việc ở chế độ đĩng, cắt cao.
- Ngồi ra tuỳ vào quá trình cơng nghệ mà cầu trục phục vụ ta cĩ thêm
một số yêu cầu cơng nghệ khác như:
- Cầu trục vận chuyển được dùng rộng rãi yêu cầu về độ chính xác
khơng cao
- Cầu trục lắp ráp phần lớn được dùng trong các nhà máy xí nghiệp
nhất là trong các nhà máy cơ khí. Nĩ dùng để lắp ghép các chi tiết máy mĩc
⇒
yêu cầu làm việc của nĩ yêu cầu độ chính xác cao, cụ thể là quá trình mở
máy phải êm, dải điều chỉnh tốc độ rộng, dừng chính xác nơi lấy trả hàng.
- Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị
điện của cầu trục phải làm việc tin cậy trong điều kiện làm việc để nâng cao
năng suất, an tồn trong vận hành và khai thác.

* Từ cấu tạo chung và đặc điểm cơng nghệ cùng với yêu cầu về thiết
kế mơn học
⇒
yêu cầu thiết kế:
- Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục (trong phân xưởng lắp ráp) cĩ
các thơng số sau:
+ G=120T
+ G
0
=1,2T
+ Lực cản chuyển động khi tải định mức F
c
=6400 N
+ Lực cản chuyển động khi khơng tải F
co
=3200 N
+ Chiều dài xưởng L=50m(Tự chọn)
+ Tốc độ di chuyển : v=0,04—0,6 m/s
3
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
+ Tỷ số truyền: i=15
+ D
b
=0,4m
+ Hiệu suất cơ cấu
η
=0,8
3. Yêu cầu truyền động.
a. Đặc tính tải
- Phụ tải của cơ cấu xe cầu là phụ tải động năng. Động cơ cho truyền

động xe cầu làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Phụ tải mang tính chất lặp lại thay đổi, thời gian làm việc và nghỉ xen
kẽ nhau. Nhiệt phát nĩng
của động cơ chưa đạt đến
nhiệt bão hồ đã được giảm
do mất tải. Nhiệt độ suy
giảm chưa tới giá trị ban
đầu lại tăng lên do tăng
tải.

b. Yêu cầu về khởi động và hãm truyền động
- Đối với truyền động nâng hạ tải gia tốc khởi động nhỏ nhất là t
kd

≥
5V
(s)
với v - tốc độ nâng tải (m/s)
- Thời gian hãm cũng được tính tương tự nh trên
c. Yêu cầu về hàm và dừng khẩn cấp
- Sử dụng phanh hãm để hạn chế tốc độ khi chuẩn bị dừng và khi mất
điện
- Dừng chính xác tại nơi lấy và trả tải.
d. Độ chính xác.
- Dải điều chỉnh tốc độ
1
30
05,0
5,1
D

min
max
==
ω
ω
=
e. Những yêu cầu khác.
- Vấn đề tính chọn cơng suất động cơ.
- Đảm bảo chiều quay
- Khi làm việc với thời gian đĩng máy cho trước động cơ khơng bị đốt
nĩng quá mức.
- Cơng suất động cơ cần phải đủ để đảm bảo thời gian khởi động trong
quy định
- Việc tăng cơng suất động cơ lên quá lớn cũng khơng cho phép do:
- Khi
↑⇒P
cĩ khả năng làm tăng gia tốc cầu trục (cơ cấu di chuyển) cĩ thể
dẫn tới dao động mạnh, tải bị dật mạnh.
- Tăng vốn đầu tư ban đầu.
- Phải thiết kế để cơ cấu làm việc an tồn ở chế độ nặng nề nhất.
P
t
4
HvÏ:§å thÞ ph¸t nhiÖt cña ®éng c¬.
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
- Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo làm việc an tồn ở điện áp bằng 85%
điện áp định mức.
- Khi khơng cĩ tải trọng (khơng tải) mơ men của động cơ khơng vượt quá
(15÷20)% M
đm

, đối với cơ cấu nâng của cầu trục gầu ngoạm đạt tới 50%
M
đm
, đối với động cơ di chuyển xe con bằng (50÷55)% M
đm
.
Quan hệ giữa mơ men và tải trọng mơ tả trên hình
M/M
đm
1
2
3
0,2 0,4 0,6 0,
Chương II
CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ,TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT
ĐỘNG CƠ VÀ MẠCH LỰC
I: CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG:
Chọn phương án truyền động là chọn phương pháp điều chỉnh động
cơ của cầu trục là tối ưu nhất đảm bảo mọi yêu cầu về cơng nghệ cũng nh
truyền động của cầu trục . Cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại,cĩ đảo
5
G/G
®m
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
1,0
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ

chiều quay . Động cơ dùng cho cầu trục cĩ thể là động cơ một chiều hoặc
động cơ KĐB . Ở đây ta đưa ra 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ

I.Đối với động cơ một chiều
1.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng hệ truyền động máy phát -động
cơ một chiều (F - Đ ):
Hệ thống máy phát - động cơ ( F -Đ) là hệ truyền động điện mà bộ
biến đổi là máy phát điện một chiều kích từ độc lập . Máy phát này thường
do động cơ sơ cấp KĐB ba pha quay và coi tốc độ quay của máy phát là
khơng đổi
Tính chất này của máy phát được xác định bởi hai đặc tính đặc tính từ hố là
sự phụ thuộc giữa sức điện động của điện áp rơi trên hai cực của máy phát
vào dịng điện tải các đặc tính này là phi tuyến do tính chất của lõi sắt , do
các phản ứng của dịng điện phần ứng
Nếu dây quấn kích thích của máy được cấp bởi nguồn áp lý tưởng thì
Ikf = Ukf/Rkf
Nếu ta đặt R = Rưf +Rưd thì ta cĩ thể viết phương trình các đặc tính
của hệ F-Đ như sau:
Biểu thức trên chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dịng điện kích từ của máy
phát thì điều chỉnh tốc độ khơng tải của hệ thống cịn độ cứng thì giữ
nguyên.
Đặc điểm chỉ tiêu chất lượng của hệ máy phát động cơ về cơ bản tương
tự nh hệ điều áp dùng bộ biến đổi nĩi chung
Ưu điểm nổi bật của hệ máy phát động cơ là sự chuyển trạng thái làm
việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn. Do vậy thường sử dụng hệ nguồn
truyền dộng
F-Đ ở các máy khai thác cơng nghiệp mỏ
Nhược điểm cơ bản quan trọng của hệ máy phát - động cơ là dùng nhiều
máy điện quay trong đĩ Ýt nhất là hai máy điện một chiều gây ồn lớn cơng
suất lắp đặt máy Ýt nhất gấp ba lần cơng suất của động cơ chấp hành. Ngồi

ra do máy phát cĩ từ dư đặc tính từ hố cĩ trễ nên khĩ điều chỉnh tốc độ
2.Hệ chỉnh lưu Thyristo- Động cơ một chiều
+Ưu điểm:
-Độ tác động nhanh,khơng gây tiếng ồn và đặc biệt dễ tự động
hố do các van bán dẫn cĩ hệ số khuyếch đại cơng suất cao .
-Thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống đIều chỉnh nhiều vịng
để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và động của hệ thống.
+Nhược điểm:
-Dùng các van bán dẫn cĩ tính phi tuyến nên dạng đIện áp chỉnh lưu
ra cĩ biên độ đập mạch cao gây tổn thất phụ trong máy điện ở các truyền
6
( )
φ
φ
ω
K
R
Ukf
K
Kf
2
−=
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
động cơng suất lớn và làm xấu dạng điện áp của nguồn xoay chiều .Hệ số
cosϕ thấp.
II.Đối với động cơ KĐB:
1. Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp xung điện
trở:
Động cơ KĐB cĩ thể điều chỉnh tốc độ KĐB bằng cách điều chỉnh điện
trở mạch rơ to, trong mục này chúng khảo sát việc thực hiện điều chỉnh trơn

điện trở mạch rơto bằng các van bán dẫn, ưu thế của phương pháp này là dễ
tự động hố việc điều chỉnh . Điện trở trong mạch rơto động cơ KĐB Rr =
Rrd+Rf
Trong đĩ Rrd điện trở dây quấn rơto
Rf điện trở ngồi mắc thêm vào rơto
Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rơto thì mơmen tới hạn của động cơ
KĐB khơng thay đổi và độ trượt tới hạn thì tỷ lệ bậc nhất với điện trở . Nếu
coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ KĐB tức là đoạn cĩ độ trượt từ s = 0
tới s = s
th
là thẳng thì khi điều chỉnh điện trở ta cĩ thể viết
Trong đĩ s là độ trượt khi điện trở mạch rơto là Rr
si là độ trượt khi điện trở mạch roto là Rrd

Nếu giữ dịng điện rơto khơng đổi thì mơmen cũng khơng đổi và phụ
thuộc vào tốc độ động cơ . Vì thế mà cĩ thể ứng dụng phương pháp điều
chỉnh điện trở mạch rơ to cho truyền động cĩ mơmen tải khơng đổi
Mạch điều khiển gồm điện trở Ro nối song song với khố bán dẫn T1. Khĩa
T1 sẽ được đĩng ngắt một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị điện trở trung
bình của tồn mạch. Khi T1 đĩng điện trở Ro bị loại ra khỏi mạch dịng điện
rơto tăng lên . Khi T1 ngắt điện trở Ro lại được đưa vào mạch dịng điện
rơto lại giảm xuống . Với tần số đĩng cắt nhất định , nhờ cĩ điện cảm L mà
dịng điện rơto coi nh khơng đổi và cĩ một giá trị điện trở tương đương Re
trong mạch .Thời gian ngắt tn = T-tđ
Nếu điều chỉnh trơn tỉ số giữa thời gian đĩng và thời gian ngắt ta điều
chỉnh trơn giá trị điện trở trong mạch rơto
Điện trở tương đương trong mạch 1 chiều tính đổi về mạch xoay
chiều ở rơto theo qui tắc bảo tồn cơng suất tổn hao trong mạch rơto.
Cơ sở để tính tổn hao cơng suất là nh nhau.
Khi dùng chỉnh lưu cầu ba pha thì điện trở tính đổi là:

7
i
s
rd
R
I
r
M
×
×
=⇒
ω
2
3
rd
R
r
R
i
ss
=
Ro
T
td
Ro
tntd
td
Ro
ρ
==

+
=
Re
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
Khi cĩ điện trở tính đổi, dễ dàng dựng dược đặc tính cơ theo phương
pháp thơng thường, họ đặc tính cơ này quét kín phần mặt phẳng giới hạn bởi
đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ cĩ điện trở phụ Rf = 0,5Ro
Để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ và mơmen cĩ thể nối tiếp điện trở Ro
với một tụ điện cĩ điện dung đủ lớn.
2 . Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp tần số:
Nguyên lý và quy luật điều chỉnh khi thay đổi tần số
Tửứ bieồu thửực:
Ta thaỏy, toỏc ủoọ ủồng boọ cuỷa ủoọng cụ khõng ủồng boọ coự theồ
thay ủoồi neỏu ta thay ủoồi tần soỏ lửụựi ủieọn f
1
. Do ủoự toỏc ủoọ cuỷa
ủoọng cụ n = n
1
(1 – s) (6-2), cuừng thay ủoồi theo.
Khi thay ủoồi tần soỏ lửụựi ủieọn f
1
, nhaọn thaỏy nhử sau:
*Neỏu boỷ qua ủieọn trụỷ dãy quaỏn stato, tửực laứ xem r
1
= 0 thỡ mõmen
tụựi hán cửùc ủái laứ:
Trong ủoự:
ω
1
toỏc ủoọ goực ủồng boọ

x
n
= ω
1
L
n

L
n
= L
1
+ L’
2
Thay (6-4) vaứ (6-5) vaứo (6-3), ta ủửụùc:
8
2
0
2
1
R
e
R
f
R
×=×=
ρ
n
n
t
x

U
x
n
U
M
1
2
1
1
2
1
2
3
55,9
2
3
ω
==
P
f 1
1
2
π
ω
=
n
t
Lf
PU
M

2
1
2
22
1
)2(2
3
π
=
2
1
2
1
t
n
2
2
f
U
aM :tacoù
L)2(2
3P
consta Ñaët
=
==
π
P
f
n
1

1
60
=
(6-1)
(6-3)
(6-4)
(6-5)
(6-6)
(6-6)
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
Bieồu thửực (6-7) cho ta thaỏy khi taờng tần soỏ nguồn maứ vaĩn
giửừ nguyẽn U
1
thỡ mõmen tụựi hán cửùc ủái M
t
giaỷm raỏt nhiều. Do ủoự
khi thay ủoồi tần soỏ f
1
thỡ ủồng thụứi phaỷi thay ủoồi U
1
theo caực quy
luaọt nhaỏt ủũnh nhaốm ủaỷm baỷo sửù laứm vieọc tửụng ửựng giửừa
mõmen ủoọng cụ vaứ mõmen phú taỷi. Nghúa laứ tổ soỏ giửừa mõmen
cửùc ủái cuỷa ủoọng cụ vaứ mõmen phú taỷi túnh ủoỏi vụựi caực ủaởc tớnh
cụ laứ haống soỏ.
ẹaởc tính cụ cuỷa boọ phaọn laứm vieọc laứ quan heọ giửừa toỏc ủoọ
quay cuỷa mõmen phú taỷi lẽn trúc quay.
M
c
= f(n)

Theo bieồu thửực thửùc nghieọm mang tớnh chaỏt toồng quaựt ủeồ
mõ taỷ dáng ủaởc tớnh cụ cuỷa boọ phaọn laứm vieọc nhử sau:
Trong ủoự:
M
c
Mõmen caỷn cuỷa boọ phaọn laứm vieọc lẽn trúc quay ụỷ
toỏc ủoọ n (Nm)
M
co
Mõmen caỷn cuỷa boọ phaọn laứm vieọc lẽn trúc quay khi n=
0.
M
củm
Mõmen caỷn cuỷa boọ phaọn laứm vieọc lẽn trúc quay khi n
= n
ủm
.
x laứ soỏ muừ ủaởc trửng mõ taỷ dáng ủaởc tớnh cụ cuỷa boọ
phaọn laứm vieọc (cụ caỏu saỷn xuaỏt) khaực nhau. Gồm boỏn dáng nhử
sau:
* x = 0, ta coự:
M
c
= M
củm
= const,
ẹãy laứ ủaởc tớnh cụ ủaởc trửng cho heọ thoỏng nãng vaứ lũn coự
giaự trũ nhaỏt ủũnh (ủửụứng 1 trẽn hỡnh 6-1).
* x = 1
ẹaởc tính cụ coự dáng: M

c
= a + bn
M
c
tổ leọ baọc nhaỏt vụựi toỏc ủoọ. ẹãy laứ ủaởc tớnh ủaởc trửng cho
maựy phaựt ủieọn moọt chiều kớch tửứ ủoọc laọp vụựi phú taỷi maựy phaựt
laứ moọt ủieọn trụỷ thuần ( ủửụứng 2 hình 6-1).
* x = -1
9
const
M
M
c
t
M ==
λ
x
)
ñm
cocñmcoc
n
n
)(M(MMM −+=
(6-8)
(6-9)
(6-9a)
(6-9b)
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
ẹaởc tớnh coự dáng:
Mõmen tổ leọ nghũch vụựi toỏc ủoọ, ủaởc tớnh naứy ủaởc trửng cho

caực maựy caột kim loái (ủửụứng 3 hình 6-1)
* x = 2
ẹaởc tớnh coự dáng: M
c
= a + bn
2

Mõmen tổ leọ vụựi bỡnh phửụng toỏc ủoọ, laứ ủaởc tớnh ủaởc trửng
cho maựy neựn, taứu thuỷy, (ủửụứng 4 hình 6-1)
Hình 6-1. Caực dáng ủaởc tớnh.
Nhử vaọy, muoỏn ủiều chổnh toỏc ủoọ ủoọng cụ khõng ủồng boọ
baống caựch thay ủoồi tần soỏ ta phaỷi coự moọt boọ nguồn xoay chiều coự
theồ ủiều chổnh tần soỏ ủieọn aựp moọt caựch ủồng thụứi theo caực quy
luaọt nhử sau:
Nhử vaọy dáng ủaởc tớnh cụ cuỷa ủoọng cụ khõng ủồng boọ khi thay
ủoồi tần soỏ theo quy luaọt ủiều chổnh hỡnh 6-2.
10
)(
n
b
aMc +=
const
f
U
const
f
U
const
f
U

=
=
=
1
2
1
2
1
1
1
1
*
*
*
M
c
0
n
1
2
3
4
M
(6-9c)
(6-9d)
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
Hình 6-2. Caực dáng ủaởc tớnh cụ cuỷa ủoọng cụ khõng ủồng boọ khi thay
ủoồi tần soỏ theo quy luaọt ủiều chổnh U vaứ f
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi tần nguồn
áp, cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động cơ KĐB trong nhiều ngành

cơng nghiệp. Nĩ cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất
động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nĩi chung và
động cơ KĐB nĩi riêng. Trước hết chúng ta ứng dụng cho các thiết bị cần
thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc như các truyền động của nhĩm
máy dệt, băng tải, bánh lăn phương pháp này cịn được ứng dụng cho cả
các thiết bị đơn lẻ nhất là những cơ cấu cĩ yêu cầu tốc tốc độ cao như máy ly
tâm , máy mài . Đặc biệt là hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách
biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động cơ KĐB rơto lồng sĩc sẽ cĩ kết
cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ cĩ thể làm việc trong nhiều mơi trường
Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp
11
0
n
M
M
c
= a+b/n
n
1.1
n
cb
n
1.2
f
1.1
f
1ñ
m
f
1.2

n
1.1
n
1cb
n
1.2
M
c
n
0
M
c
= const
f
1.1
f
1ñ
m
f
1
.2
M
n
M
c
=
a+bn
2
0
n

1.1
n
1cb
n
1.2
f
1.1
f
1ñm
f
1.2
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
Đối với hệ thống này động cơ khơng nhận điện từ lưới chung mà từ một
bộ biến tần. Bộ biến tần này cĩ khả năng biến đổi tần số và điện áp ra một
cách độc lập với nhau . Trong phần này đề cập đến hai nội dung : Nguyên lý
điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số và các loại biến
tần dùng trong hệ truyền động biến tần - động cơ KĐB
a . Nguyên lý điều chỉnh tần số:
Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số fi
của điện áp stato được rĩt ra từ biểu thức xác định động cơ KĐB
ωs = 2.π.fs
Vậy sức điện động của dây quấn stato của động cơ tỷ lệ với tần số ra và
từ thơng Es = C.φ.fs
Mặt khác nếu bỏ qua độ sụt áp trên tổng trở dây quấn stato tức coi
Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh cả điện áp
nguồn cung cấp. Từ cơng thức trên ta thấy khi điều chỉnh tần số mà giữ
nguyên điện áp nguồn Us khơng đổi thì từ thơng động cơ sẽ biến thiên
*Khi ƒs giảm từ thơng φ của động cơ lớn lên làm cho mạch từ bão hồ và
dịng điện từ hố lớn lên. Do các chỉ tiêu năng lượng xấu đi và đơi khi nhiều
động cơ cịn phát năng lượng quá mức cho phép.

*Khi ƒs tăng từ thơng φ của động cơ giảm xuống và nếu mơmen phụ tải
khơng đổi thì theo biểu thức M = k.φ.I.n.cosφ ta thấy dịng điện rơto Ir phải
tăng lên.Vậy trong trường hợp này dây quấn động cơ chịu quá tải cịn lõi
thép thì phải non tải. Ngồi ra cũng vì lý do trên mơmen cho phép và khả
năng quá tải của động cơ giảm xuống.
Vì vậy để tận dụng khả năng động cơ một cách tốt nhất là khi điều chỉnh
tốc độ bằng phương pháp biến đổi tần số người ta cịn phải điều chỉnh cả
điện áp và dịng điện theo hàm của tần số và phụ tải
Việc điều chỉnh này chỉ theo hàm của tần số cĩ đặc máy sản xuất cĩ thể
được thực hiện trong hệ kín . Khi đĩ nhờ các mạch hồi tiếp điện áp ứng với
một tần cho trước nào đĩ sẽ biến đổi theo phụ tải
Yêu cầu chính đối với đặc tính của truyền động điều chỉnh tần số đảm
bảo độ cứng đặc tính cơ và khả năng quá tải trong tồn bộ dải điều chỉnh tần
số và phụ tải ngồi ra cịn cĩ thể cĩ vài yêu cầu về điều chỉnh tối ưu trong chế
độ tĩnh
b. Các loại biến tần :
Gồm hai loại: Biến tần trực tiếp
Biến tần gián tiếp
*.Biến tần trực tiếp:
12
fsCEsUs
X
s
R
s
IsUs
φ
=≈⇒≈+=∆
0
22

BT
U
1
,f
1
U
2
,f
2
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
Điện áp vào BT cĩ điện áp U
1
và tần số f
1
chỉ qua một mạch van là ra
ngay tảI với tần số f
2
,U
2
.
Đặc điểm:
Hiệu suất biến đổi năng lượng cao do chỉ cĩ một lần biến đổi điện
năng .Thực hiện hãm tái sinh năng lượng mà khơng cần mạch điện phụ.
Hệ số cơng suất thấp,tần số điều chỉnh bị giới hạn trên bởi tần số
nguồn cung cấp.Thường dùng cho hệ truyền động cơng suất lớn,tốc độ làm
việc thấp.
*.Biến tần gián tiếp:
 Biến tần nguồn áp:
Đặc điểm là điện áp ra trên tải được định hình sẵn cịn dạng dịng điện tải
lại Ýt phụ thuộc vào tính chất tải .Việc điều chỉnh tần số điện áp ra trên tải

được thực hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịch
lưu . Phương pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà khơng phụ
thuộc vào lưới
 Biến tần nguồn dịng :
Sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đã từng được sử dụng rộng rãi để điều
khiển tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha, rơto lồng sĩc .Sơ đồ gồm một cầu
chỉnh lưu và một cầu biến tần, mỗi tiristor được nối tiếp thêm một một điơt
gọi là điơt chặn.
(+).Chọn phương án truyền động
Chọn phương án truyền động là dựa trên yêu cầu cơng nghệ và kết quả
tính chọn động cơ (sẽ trình bày ở chương sau). Thơng qua phân tích, so sánh
về kinh tế kỹ thuật để chọn động cơ truyền động là một chiều hay xoay
chiều, đồng bộ hay khơng đồng bộ.
Với những chỉ tiêu truyền động đã phân tích em chọn Hệ Truyền Động
Biến Tần Gián Tiếp Ba Pha Nguồn dịng . Nh phân tích ở trên ta chọn loại
động cơ rơto lồng sĩc điều khiển bằng thiết bị biến tần. Đây là hệ truyền
động cĩ thể đáp ứng tốt những chỉ tiêu kỹ thuật đồng thời cĩ ưu điểm: lồng
sĩc cĩ kết cấu đơn giản, vững chắc, giá thành rẻ. Ta cĩ biểu đồ so sánh kinh
tế sau:
13
U
2
,f
2
U
1
,f
1
L
C

CL
NL
L
CL
NL
U
1
,f
1
U
2
,f
2
0
Gi¸ thµnh truyÒn ®éng mét
chiÒu
100%
30%

0
Gi¸ thµnh truyÒn ®éng tÇn sè
Gi¸ thµnh phÇn
®iÒu khiÓn
Gi¸ thµnh ®éng
c¬
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
II: TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ.
Sơ đồ động học của cơ truyền động xe con của cầu trục.
1. Các thơng số hệ thống
G

đm
= 120T
c
η
=0,8
v=0,04-0,6m/s
G
0
= 1,2T
D
b
= 0,4m
14
G+G
0
F
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
i = 15
F
c
=6400 N
F
co
=3200 N
L=50m(tự chọn)
t
o1
=100s(thời gian dõng xe để tháo tải trọng)
t
o2

=150s(thời gian dõng xe để lấy tải trọng)

2. Tính phụ tải .
- Thời gian xe chạy hết quảng đường:
t =
s
,v
l
100
50
50
==
- Hệ số tiếp điện tương đối:
TĐ%=
%,
*
%**
ttt*
%*t*
4444
1501001002
1001002
2
1002
0201
=
++
=
++

- Cơng suất trên trục động cơ khi tải định mức:

KW
,*
,*
*
v*F
P
c
c
4
801000
506400
1000
===
η

-Cơng suất cản tỉnh khi xe cầu chạy khơng tải . Ta cĩ hiệu suất
η
=0,73 ứng
với tải =1/2 tải định mức(theo đồ thị H2-2 trang 10 sách Trang bị điện điện
tử cho máy cơng nghiệp dùng chung)


KW,
,*
,*
*
v*F
P

c
c
192
7301000
503200
1000
0
0
===
η

-Ta chọn cơng suất động cơ theo cơng suất trung bình

KW,
,
*,
t*
t*Pt*P
*kP
cc
dm
6444
2
1924
51
2
0
=
+
=

+
=

(Với :k hệ số dự trữ được lấy theo kinh nghiệm thực tế vận hành, bài này ta
lấy k=1,5 với xe cầu dùng ổ bi )
-Động cơ trên được chế tạo khơng cĩ hệ số tiếp điện quy chuẩn TĐ
%=44,44% nên phải quy về ddoongj cơ cĩ TĐ%=25%

Khi đĩ: P
đm
’=P
đm
*
%TD
%TD
tc
th
= 4,644*
%
%,
25
4444
=6,19 KW
-Tốc độ động cơ được tính từ tốc độ của bánh xe
n
đc
=n
b
*i=
)p/v()s/v(

,*,
*,
D*
i*v
b
3606
40143
1550
===
π

- Mơ men động cơ khi tải định mức:

Nm,
,*
,*
*i
R*F
M
bc
c
7106
8015
206400
===
η

15
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
-Mơ men khi xe cầu chạy khơng tải . Ta cĩ hiệu suất

η
=0,73 ứng với tải
=1/2 tải định mức(theo đồ thị H2-2 trang 10 sách Trang bị điện điện tử
cho máy cơng nghiệp dùng chung)


Nm,
,*
,*
*i
R*F
M
bc
c
4558
73015
203200
0
0
===
η

-Ta chọn Mơ men động cơ theo Mơ men trung bình

Nm,
,,
*,
t*
t*Mt*M
*kM

cc
dm
9123
2
45587106
51
2
0
=
+
=
+
=
(Với :k hệ số dự trữ được lấy theo kinh nghiệm thực tế vận hành, bài này ta
lấy k=1,5 với xe cầu dùng ổ bi )
Sau khi tính tốn xong theo sổ tay tra cứu ta chọn động cơ roto lồng sĩc
kiểu MTK-31-8
Các thơng số nh sau:


P
đm
7,5kW
dm
th
M
M
3
dm
kd

M
M
2,9
n
đm
682v/p
16
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
U
đm
380 V
Tổ nối dây
380/220-Υ/
∆
Stato
Cos
ϕ
K động 0,77
Đ mức 0,76
K tảI 0,23
R
st
(
Ω
) 0,788
X
st
(
Ω
) 0,898

I
stđm
(A) 19,1
Roto
R
r
’(
Ω
) 1,296
X
r
’(
Ω
) 0,794
K
r
=K
e
1,087.10
4
Mô men quan tính của Roto J(kgm
2
) 0,25
Khối lượng của động cơ Q(kg) 205
J 1,3kg/m
2
•Kiểm nghiệm cơng suất động cơ
Sau khi chọn động cơ kiểm nghiệm lại theo những điều kiện sau:
+Kiểm nghiệm phát nĩng
∆ν ≤ ν

cf
+Kiểm nghiệm quá tải mơmen
M
đmđcơ
>M
cmax

+Kiểm nghiệm mơmen khởi động
M
kđđcơ
≥ M
c mởmáy
+Kiểm tra trị số gia tốc cĩ thể đạt
Kiểm tra quá tải mơmen
M
c max
của động cơ trong trường hợp đầy tải tức G=G
đm
=120tấn*9,81m/s
2

M
cmax
= 106,7Nm
M
dmđcơ
=P
đm
/ω
đm

=
01,108
55,9
682
10.5,7
3
=
Nm
Như vậy M
đmđcơ
>M
cmax
thoả mãn.
Kiểm nghiệm mơ men khởi động
Ta thấy điều kiện này cũng thoả mãn do động cơ cĩ
M
kđ
=2,9M
đm
17
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
III: TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ MẠCH LỰC
A. Sơ đồ mạch lực:
• Các tham số chính của động cơ:
U
dđm
= 380V; I
fđm
= 19,1A;
dm

cosϕ
= 0,76; P=7,5kW; n
đm
=682v/p
Thiết bị biến tần dịng 3 pha(h vẽ). Sơ đồ đơn giản làm việc tin cậy ,
đã từng được sử dụng rộng rải để điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều
3 pha, roto lồng sĩc. Sơ đồ gồm một cầu chỉnh lưu và một cầu nghịch lưu
biến tần. Với cầu nghịch lưu trong thực tế kỹ thuật thường sử dụng các van
điều khiển khơng hồn tồn, vì vậy cần cĩ các mạch khố cưỡng bức các van
đang dẫn, bảo đảm chuyển mạch dịng điện giửa các pha một cách chắc chắn
trong phạm vi điều chỉnh tần số và dịng điện đủ rộng, ngồi ra các Tiristor
T
1
-T
6
cịn sử dụng các diot D
1
-D
6
nhằm cách ly giửa các tụ điện chuyển
mạch và dây quấn các pha của động cơ khơng đồng bộ để chúng khơng tạo
thành mạch cộng hưởng làm ảnh hưởng đến quá trình chuyển mạch.
Cầu chỉnh lưu qua điện cảm san bằng L
d
cung cấp cho mạch nghịch
lưu dịng điện hằng. Các Tiristor được điều khiển mở theo thứ tự
1,2,3,4,5,6,1,2… Mổi Tiristor dẫn dịng, trong trường hợp lý tưởng,1/3 chu
kỳ, 2/3 chu kỳ(thực tế cịn lớn hơn một gĩc trùng dẫn). Tại bất kỳ thời điển
nào trừ giai đoạn trùng dẫn, chỉ cĩ 2 Tiristor dẫn dịng.
Dịng điện mỗi pha cĩ dạng “sinus chữ nhật” gồm hai khối . Các khối

cách nhau một khoảng, trường hợp lý tưởng bằng
Π
/3 ;trong khoảng này
dịng điện pha tải bằng khơng.
Các pha của Stato của động cơ, lần lượt nhận các dịng điện “sinus
chữ nhật” lệch nhau 2
Π
/3, tạo ra từ trường quay mà tốc độ của nĩ quyết
định bởi nhịp điệu xung điều khiển của cầu nghịch lưu . Động cơ điện sản
sinh ra ở các pha các sức điện động tương ứng :

u
r
=
2
*Usin
ω
t
18
L
T1 T3
T5
T4 T6 T2
A
B
C
T1 T3 T5
C1
C2
C3

D1 D3 D5
D4 D6 D2
C4
C5
C6
T4 T6 T2
Id
Ud
Is
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
u
r
=
2
*Usin(
ω
t-2
Π
/3)
u
r
=
2
*Usin(
ω
t-4
Π
/3)
1. Tính tốn các phần tử mạch nghịch lưu
V

U
U
U
U
A
I
III
s
d
d
s
s
dds
3,391
76,0*6*3
*220
cos63
cos
63
5,24
45,2
*1,19
6
.
6
1
1
1
1
1

===⇒=
===⇒=
ππ
ϕ
ϕ
π
π
π
π
* Dịng chảy qua các van T
1

→
T
6
và D
1
→
D
6
chính bằng dịng chảy qua các
pha của stato động cơ I = 19,1A.
* Điện áp ngược mở van phải chịu = U
d
= 391,3 V
* Chọn hệ số dự trữ về dịng và áp k = 2





=×=
=×=
V,V,U
A,A,I
c
c
678233912
2381192
Dùng để chọn cả T và D
⇒
Chọn Diơt loại B - 50 do Liên Xơ chế tạo cĩ các thơng số sau:
LoạI I
tb
(A) U
im
(V)
∆U(V)
Tốc độ quạt(m/s)
B-50 50 100-1000 0.7 6
⇒
Chọn Tiristor loại TL - 250 cĩ các thơng số sau:
LoạI I(A) U
im
(V)
∆U(V) T
off
(µs)
I
g
(V) U

g
(V)
du/dt(V/µs)
T.50 50 50-1000 0,85 25-200 0,3 7 20
* Tụ chuyển mạch C1 - C6 được tính theo cơng thức
2
mn
m
maxm
1m
max
L
If
U
202,0L
fU
fI
91,0666,0C








−+=
Trong đĩ:
- f
n

: tần số định mức = 50Hz
- f
max
: tần số cực đại = 100Hz
- I
m
: dịng từ hố
A,)(cos,I
m
4121119
2
=−=
ϕ
19
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
- I
n
: dịng định mức = 19,1A
- L: điện cảm một pha (rơto+stato) = 2x5,4.10
-3
H
- U
m
: biên độ cực đại điện áp dây = 380V
2
33
10810
50412
380
202010810

100380
50412
9106660






−+=⇒
−−
.,
.,
,.,
.
.,
,,C
max
=6462
µ
F
Chọn C = 6000
µ
F
* Quận kháng L
d
d
d
I
U

L
∆
×
=
.
3
134,0
ω
π
Trong đĩ ∆I
d
=(0,05 - 0,1) I
d

)H(,
,,
,,
L 1340
524050314
3391
3
1340
=
××
××
=⇒
π
2. Tính tốn các phần tử mạch chỉnh lưu
* Theo tính tốn phần trên ta cĩ:
I

d
= 24,5 (A); U
d
= 391,3 (V)
* Khi lấy điện áp cung cấp từ trước ~380V
⇒
cĩ thể khơng cần sử
dụng MBA.
Ta cĩ:
440
63
63
2
2
,
U
U
coscos
U
U
d
d
=
×
=⇒=
π
αα
π
⇒
α=64

0
- Dịng trung bình chảy qua T
1
-T
6
)A(,
,
I
I
d
tb
178
3
524
3
===
- Điện áp ngược đặt lên mỗi van:
)V(,*UU
ng
893038066
2
===
- Chọn K
I
=2; K
U
=1,6
I
C
=2x8,17=16,34 (A)

U
C
=1,6x930,8≈1500 (V)
⇒
Chọn Tiristor Loại T-25 do Liên Xơ chế tạo cĩ các thơng số sau:
LoạI I(A) U
im
(V)
∆U(V) T
off
(µs)
I
g
(V) U
g
(V)
du/dt(V/µs)
T-25 25 50-1500 1 25-200 0,3 5 20
3. Tính tốn các tham số cần thiết cho tổng hợp.

sq
I

r
s
r
R
ω
ω

20
s
R
s
L
σ
I
sd
L
m
U
s
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ

U
N
=220V P
N
=7,5kW n=682v/p
I
N
=19,1A f=50Hz cosϕ=0,76
1. Tính dịng kích từ danh định.
)A(,,,cosII
NsdN
23137601119212 =−×=−=
ϕ
2.Tính dịng danh định tạo mơmen quay I
sqN
.

)A(,III
sdNNsqN
54232
22
=−≈
3. Hằng số thời gian roto T
r
ở chế độ danh định.
s,
,,
,
I
I
T
sdNrN
sqN
r
01780
23138599
5423
=
×
==
ω
s/rad,
n
f
NrN
8599
60

3
2 =






−=
πω
4. Tính điện kháng phức tiêu tán tồn phần X
σ
ở chế độ danh định.
N
N
sqN
sdN
I3
U
I
I
cossinX









ϕ−ϕ=
σ

Ω4831
1193
220
5423
2313
760650 ,
,.
,
,
,, =














−=
5.Tính điện kháng phức X
h

.
Ω11124831
23133
2202
3
2
,,
,.
.
X
I
U
X
sdN
N
h
=−=−=
σ
)H(,
/
,
X
LL.X
s
h
mmsh
11570
3314
1112
===⇒=

ω
ω
6. Tính hệ số tiêu tán tổng
σ
và T
s
.
s,
,
,
R
L
T
)(,
,
,,
If
XI
RR
)H(,
f
X
L
,
,
,
X
X
s
s

s
sqNN
nsdNrN
rs
N
n
s
n
17830
1642
03860
1642
5423314
111223139985
2
03860
2
12250
1112
4831
===
=
×
××
==≈
==
===
Ω
π
ω

π
σ
σ
7.Điện cảm tản stato động cơ
)H(,
,
X
L
e
s
s
002860
314
8980
===
ϖ
σ
4 . Tính các thiết bị đo:
a, Máy phát tốc:
Máy phát tốc là thiết bị đo tốc độ trong hệ truyền động . Mạch nguyên lý
đo tốc độ bằng máy phát tốc một chiều.
21
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
Khi từ thơng máy phát tốc khơng đổi điện áp đầu ra máy phát tốc
Khi cĩ bộ lọc đầu ra thì hàm truyền máy phát tốc
Kω hệ số tỷ lệ Kω = Uω/ω Uω = 10V
τfω là hằng số thời gian của bộ lọc và <5ms
Chọn τjω = 0,001s = 1ms
Hàm truyền máy phát tốc:
b.Phản hồi dịng:

Sử dụng mạch phản hồi dịng một chiều cĩ cấu tạo được trình bày trên
hình vẽ
Nguyên lý hoạt động:Dịng Id sau mạch chỉnh lưu được cho qua đIện trở
Rsun sẽ tạo ra một đIện áp vi sai cĩ độ lớn trong khoảng từ 0-75mV.Điện áp
vi sai này được đưa vào đầu vào của khuyếch đạI thuật tốn để khuyếch đạI
tạo ra đIện áp ra tỉ lệ với dịng Id.
Chọn đIện áp vào vi sai bằng 75mV.điện áp ra sau khuyếch đại thuật tốn
bằng 10V
22
ω=
ω
ω
.
K
U
( )
( )
Pj
K
P
P
P
fF
U
F
ωτ
ω
ω
ω
+

==
1
140
3871
10
3871
60
2
,
,
Ks/rad,
ndm.
dm
≈=→==
ω
π
ω
( )
P,
,
p
F
ft
00101
140
+
=
R
C
R

T
W
_
+
r2
r1
75mV
10v
r
sun
i
d
1
2
133
075.0
10
R
R
Uv
Ur
K ====
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
=>hệ số khuyếch đại của OA bằng:133

Chọn R1=1kΩ => R2=133kΩ
CHƯƠNG III: TỔNG HỢP HỆ ĐIỀU KHIỂN
I. Luật điều chỉnh từ thơng khơng đổi.
Từ các quan hệ tính mơmen cĩ thể kết luận rằng nếu giữ từ thơng máy
Ψ

hoặc từ thơng stator
s
Ψ
khơng đổi thì mơmen sẽ khơng phụ thuộc vào tần số
và mơmen tới hạn sẽ khơng đổi trong tồn bộ dải điều chỉnh. Nếu coi R
S
= 0
thì:
const
UU
dm0
sdm
0
S
S
=
ω
=
ω
=Ψ
Tuy nhiên ở vùng tần số làm việc thấp khi mà sụt áp trên điện trở stator
cĩ thể so sánh được suạt aps trên điện cảm mạch stator khi đồng thời từ
thơng cũng giảm đi và do đĩ mơmen tới hạn cũng giảm đi.
Cĩ thể thiết lập được chiến lược điều chỉnh để giữ biên độ từ thơng rotor
khơng đổi:
const
r
=Ψ
. Ở phần mơ tả động cơ khơng đồng bộ, hoặc dựa vào
sơ đồ thay thế ta cĩ thể tính được từ thơng rotor và phương trình cân bằng

mạch rotor ở dạng các thành phần vector trên các trục toạ độ ox và oy:
23
0
ω
sth
sdm
s
I
I
sdm
s
ω
ω
1
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ







Ψω+Ψ+=
Ψω+Ψ+=
+=Ψ
+=Ψ
δ
δ
rxsryryr
rysrxrxr

ryrsymry
rxrsxmrx
pi.R0
pi.R0
i.LiL
i.LiL
Nếu giữ được biên độ vector từ thơng
const
r
=Ψ
thì
r
p Ψ
=0 và
,0pp
ryrx
=Ψ=Ψ
và ta cĩ phương trình cân bằng mạch rotor:







Ψω−−Ψ=
Ψω+−Ψ=
rxssymry
r
ryssxmix

r
)iL(
T
1
0
)iL(
T
1
0
trong đĩ:
r
r
r
R
L
T
δ
δ
=
Tách các số hạng dịng điện sang một vế, sau đĩ bình phương 2 vế của
từng phương trình và cộng hai phương trình với nhau, đồng thời để ý rằng:





Ψ=Ψ+Ψ
=+
2
p

2
ry
2
rx
2
1
2
sy
2
sx
Iii
Ta cĩ thể rĩt ra biểu thức cuối cùng:
2
sr
m
rdm
s
).T(1
L
I ω+
Ψ
=
δ
Vậy khi giữ biên độ từ thơng rotor khơng đổi thì vector từ thơng rotor
luơn vuơng pha với vector dịng điện rotor và do đĩ momen điện từ của động
cơ hồn tồn tỷ lệ với biên độ dịng điện rotor.
Điều chỉnh từ thơng là trường hợp giữ từ thơng luơn khơng đổi và bằng
giá trị từ thơng định mức, nh vậy cĩ thể khai thác hết cơng suất mạch từ của
động cơ KĐB.
* Trong thiết kế mơn học này chọn phương pháp điều khiển tần số thơng

qua từ thơng động cơ cụ thể là điều chỉnh từ thơng khơng đổi qua quan hệ
dịng chính lưu I
d
và tần số trượt f
2
.
- Bản chất của phương pháp này là thơng qua việc duy trì quan hệ giữa dịng
điện stato I
1
và tần số trượt f
2
sao cho từ thơng của máy điện được giữ
khơng đổi.
• Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tần số động cơ KĐB qua quan hệ I
1
(f
2
).
24
R R
I
NLaCL
F
t
§
A
D
D
A
2

f±
m
f+
1
f
d
I
dw
I
ω
U
w
U
ω
Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện cơ
- Sơ đồ cấu trúc điều khiển gồm hai kênh điều khiển:
* Kênh điều khiển biên độ bao gồm hai mạch vịng điều chỉnh: mạch
vịng điều chỉnh tốc độ và mạch vịng điều chỉnh dịng điện. Tín hiệu đầu ra
của bộ điều khiển tốc độ R
ω
là tín hiệu đặt của mạch vịng điều chỉnh dịng
điện. Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh dịng điện là tín hiệu điều khiển biên độ a
dịng I
d
.
* Kênh điều khiển tần số thực hiện quan hệ:
m21
fff +±=
Trongđĩ f
m

: tần số quay ω
r
f
2
: tần số trượt
Tín hiệu tỉ lệ với dịng điện lấy ra từ đầu ra bộ điều chỉnh tốc độ R
ω

được đưa qua khâu đạo hàm phi tuyến
( )
22d
fffI →=
Ta cĩ quan hệ:
2*
2
2
2
2
22
1
f1
*f1
I
ϕσ+
ϕ+
=
trong đĩ
21
2
m

2
2dm1
2
LL
L
1
R
L.
−=σ
ω
=ϕ
- Để đơn giản trong việc tổng hợp các bộ điều chỉnh dịng điện R
i
và
tốc độ R
ω
ta giả thiết rằng:
Kênh điều chỉnh tần số do phần cứng đảm nhiệm sẽ được đề cập đến
ở chương 5. Vì vậy ta sẽ tiến hành tổng hợp bộ điều chỉnh dịng điện R
i
và
bộ điều chỉnh tốc độ R
ω
theo kênh 1.
Căn cứ vào biểu thức tính tốn mơmen và dịng điện ta cĩ thể thành lập
được sơ đồ cấu trúc của hệ thống:
)(FT1
L
I
si

2
s
2
r
m
rdm
S
ω=ω+
Ψ
=
2
SsMM
2
r
2
s
2
ss
r
2
m
I).(F.K
T1
I.
R
L
2
3
M ω=
ω+

ω
=
II. Sơ đồ cấu trúc của mạch vịng dịng điện.
- Để tiện cho việc tính tốn, thiết kế được bộ điều chỉnh dịng điện R
1
,
người ta dùng sơ đồ đơn giản sau:
25
I
d
R
i
CL+§K
Phô t¶i
NL+§C K§B
I
d
U
®k
L
d
I
r®
U
d
U
®k
CL+§K
R
i

L
d
R
d
2L
1t
2R
1
2L
2t
2R
2
/S
o
I
d
I
®o