Đồ án truyền động điện ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỈ THUẬT 9Đ

Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

LỜI CẢM ƠN.
Chúng em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến các quý Thầy Cô, đặc biệt là các
quý Thầy Cô trong Khoa Điện đã tận tình hướng dẫn cho em những kiến thức quý
báu. Đó là những kiến thức và kinh nghiệm quý báu mà chúng em đã học được trong
suốt thời gian qua. Những kiến thức ấy không chỉ cần trong công việc chuyên môn
mà còn là bài học thiết thực giúp em hoàn thiện nhân cách của mình.
Chúng em xin cảm ơn thầy Lưu Văn Quang - giảng viên Trường Đại học Sư
Phạm Kỹ Thuật TPHCM là người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ bảo chúng em
trong quá trình làm đồ án môn học truyền động điện. Thầy đã giúp chúng em giải
quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình làm đồ án và hoàn thành đề tài đúng thời
gian định hướng như ban đầu. Đặc biệt là học hỏi được những kinh nghiệm và thái
độ làm việc của thầy để chúng em áp dụng sau này. Đây sẽ là hành trang quý báu
giúp em có thể thực hiện tốt các đồ án sau, đặc biệt là luận án tốt nghiệp.
Đây sẽ là nguồn động lực lớn lao giúp em luôn phấn đấu, nổ lực trong học tập.
Cuối cùng, xin kính chúc Quý Thầy Cô luôn dồi dào sức khỏe để hoàn thành tốt sự
nghiệp trồng người cao quý của mình.

Nhóm sinh viên thực hiện đồ án:
Lê Thanh Trà & Nguyễn Phước Tài.

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
1


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

LỜI MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh Việt Nam đã là thành viên của tổ chức thương mại thế giới
(WTO),xu thế hội nhập ngày càng sâu rộng dẫn đến sự giao lưu hợp tác trên nhiều
lĩnh vực, trong đó có lĩnh vực khoa học kỹ thuật, do yêu cầu công nghiệp hóa hiện
đại hóa nền kinh tế, với những cơ hội thuận lợi và khó khăn thách thức lớn. Sự phát
triển nhanh chóng của khoa học kĩ thuật nói chung và trong lĩnh 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 tranh với các nước trên thế giới.
Ngày nay, do ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học kĩ thuật trong các lĩnh 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 còn giảm kích
thước và hạ giá thành chi phí đầu tư cho doanh nghiệp.
Một trong những khâu truyền động phổ biến là nâng hạ cầu trục. Nâng hạ cầu
trục là khâu truyền động cơ bản của nền công nghiệp nước ta hiện nay. Được sử dụng
rộng rãi 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 những điều kiện thực tiễn trong quá trình điều khiển
và vận hành đòi hỏi những kĩ sư phải có kiến thức cơ bản về chuyên ngành.
Nội dung của đồ án này là trình bày những 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 đồ điểu khiện hệ thống truyền động với động cơ điện
một chiều 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 đồ án còn nhiều vấn đề sai sót
nhất định và cần bổ sung. Mong các thầy cô cũng như các bạn góp ý thêm để bài báo
cáo chúng em được hoàn thiện hơn.

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
2


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................

...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
Ngày . . . tháng . . . năm 2017
Giáo viên hướng dẫn

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
3


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.......................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................

...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
Ngày . . . tháng . . . năm 2017
Giáo viên phản biện

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
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 :

Pđm(kw)
128

m(v)
238

Iđm(A)
558

IKTđm(A)
12,6

nđm(v/p)
800

Động cơ AC khơng đồng bộ 3 pha
Pđm (KW) U1 đm (v)
68
400
m1
3

m2
3

2p
4
R1(Ω)
0,46

N1(vòng) N2(vòng) Kdq1
56
28
0,958
R2(Ω)
0,18

X1(Ω)
0,76

X2(Ω)
0,068

cos 

Kdq2
0,958

0,888

M
2.4

ŋ
0,88

đm

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 nđm
b. n = 1/4 nđm
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 điều khiển để mở máy nâng hạ tải: sơ đồ mạch động lực.

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
5


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

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

Trang

1.1. Phương trình đặc tính cơ của động cơ
1.2. Ảnh hưởng của các thơng số đến đặc tính cơ

1.3. Đặc tính khi đảo chiều quay động cơ
1.4. Tính điện trở mở máy bằng phương pháp đồ thị
1.5. Hãm máy

Chương II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦU TRỤC NÂNG
HẠ TẢI DÙNG ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ SONG SONG
2.1. Tính Rp bằng phương pháp đồ thò:
2.2. Tính toán điện trở phụ cần đóng vào mạch rotor khi nâng tải
2.3. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch khi hạ tải
2.4. Sơ đồ động lực điều khiển động cơ mở máy qua ba cấp điện trở và
nâng hạ tải với nhiều cấp tốc độ:

Phần B: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ
CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHA DÂY QUẤN
Chương III: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
3.1. Phương trình đặc tính tốc độ
3.2. Phương trình đặc tính cơ
3.3. Ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ
3.4. Tính điện trở mở máy bằng phương pháp đồ thị
3.5. Hãm máy

Chương IV: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG HẠ TRỤC DÙNG
ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
4.1. Tính tốn điện trở máy qua 3 cấp điện trở phụ biết rằng động
cơ kéo tải định mức
4.2. Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor
để nâng tải lên với các tốc độ lần lượt là

1

1
nđm ;
nđm
2
4

4.3. 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 ndm ,n=1/3 ndm , n=3/2 ndm
4.4. 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
tốc độ
4.5. Sơ đồ mạch điều khiển
4.6. Viết chương trình điều khiển bằng phần mềm CX-PROGRAMMER
4.7. Ngun lý hoạt động

7

7
9
13
16
18

26
26
28
30
34

35

36
37
41
47
49

57
57
62
64

68
69
69
71

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
6


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

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
1.1.Phương trình đặc tính cơ của động cơ

Uđm

+

I

Ckt

Ikt

Iư

Eư

-

Rkp

Rp

Hình 1.1: ĐCĐ một chiều kích từ song song
Ta có : Pt cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều
m = + RưIư
 = m - RưIư
với = KEđmn
 KEđmn = m - RưIư

 n

U đm

R I
 ư ư : ( phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên )
K E Φ đm K E Φ đm

Trong đó:

n : tốc độ quay của động cơ
m : điện áp đònh mức của ĐCĐ một chiều
KE 

PN
: hệ số điện động của động cơ
60a

Φ đm :từ thông kích từ dưới 1 cực từ
Rư : điện trở của mạch phần ứng
Iư : dòng điện mạch phần ứng
RP :điện trở phụ trong mạch phần ứng
Nếu thêm điện trở phụ Rp vào phần ứng thì ta được phương trình đặc tính tốc
độ nhân tạo :
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
7


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

R ư  R p I ư
U đm


K E  đm
K E  đm
U đm
Khi Iư = 0 :n = n 0 
:là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.
K E Φ đm
n

a TN 

Rư
K E Φ đm

Δn TN  aI ư 

: là hệ số gốc hay độ dốc của đường đặc tính tốc độ tự nhiên

RưI ư
K E Φ đm

:là độ sụt tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên

n0
nA =ndm

0
Ic
Iư
Hình 1.3: Đặc tính cơ tự nhiên

1-3 = n0 : tốc độ không tải lý tûng
2-3 = nA : tốc độ làm việc của đường đtc TN
1-2 = nTN : độ sụt tốc độ
Nếu Ic = Iđm thì nA = nđm
Phương trình đặc tính cơ :
Ta có :
n =f(Mđ)
Moment điện từ của động cơ được xác đònh bởi công thức:
Mđt = KM Φ đm Iư
M
 Iư 
K M Φ đm
Thay Iư vào phương trình đặc tính tốc độ ta được :
n

U đm
Rư M

: (phương trình đặc tính cơ tự nhiên của
K E Φ đm K E K M Φ 2 đm

ĐCĐ một chiều kích từ song song )
Trong đó : M :là moment điện từ của động cơ

PN
: hệ số điện động của động cơ
60a
PN
: hệ số cấu tạo của động cơ
KM 

2 Πa

KE 

Hay
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
8


Đồ án truyền động điện
n

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

U đm
RưM

K E Φ đm 9,55K 2 E Φ 2 đm

với KM =9.55KE
Khi Iư =0  Mđt =0
 n  n0 

U đm
K E Φ đm

:là tốc độ không tải lý tưởng

Rư
:hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

9,55K 2 E Φ 2 đm
Rư M
Δn TN  a TN M 
: độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên
9,55K 2 E Φ 2 đm
1.2. Ảnh hưởng của các thơng số đến đặc tính cơ:
Ta có phương trình đặc tính cơ nhân tạo:
a TN 

(R ư  R p )M
U

K E  9,55K 2 E  2
U đm
n  n0 
:là tốc độ không tải lý tưởng
K E Φ đm
n

Đặt:

Rư
:hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên
9,55K 2 E Φ 2 đm
Rư M
 a TN M 
độ sụt tốc độ của đường đặc tính cơ tự nhiên
9,55K 2 E Φ 2 đm

a TN 

Δn TN

a. Ảnh hưởng của điện trở phụ lên động cơ điện
m



 KT

ư

CKT



Rp

Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng
Giả sử = m = const
Φ  Φ đm =const
Rp thay đổi
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rp vào mạch phần
ứng.
Phương trình đặc tính cơ :
n

R ư  R p M
U đm

K E Φ đm 9,55K E 2 Φ đm 2

Khi điện trở phụ Rp thay đổi thì:
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
9


Đồ án truyền động điện
 n0 

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

U đm
= const
K E Φ đm

 hệ số góc nhân tạo: a NT 
 độ dốc nhân tạo:

Rư  Rp

9,55K E Φ đm 

2

Δn NT  a NT M

> aTN

> n TN .

Kết luận: Họ các đặc tính cơ là chùm đường thẳng xuất phát từ n0
n
n0

D

nđm = nA

A
B

RP = 0 (TN)
C
RP1
RP2
MC=Mđm
M

0

Với RP2 >RP1

b. Ảnh hưởng của điện áp lên mach phần ứng

I

Ikt
CKT
U

Iư

Giả sử: IKT = IKTđm = const
Φ  Φ đm =const
Rp =0.
- Khi thay đổi điện áp theo hướng giảm so với m ta có :
n

Rư M
U

K E Φ đm K E K M Φ đm 2

- Khi giảm điện áp thì:
 tốc độ n giảm theo.
 aNT = aTN = const
 n NT = n TN =const
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
10


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

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.

n
m(TN)

n0

Với U2 < U1
n0
n02
n03

U1
U2
M

0

Mc
Hình 1.6: Họ các đặc tính cơ khi thay đổi
điện áp đặt lên phần ứng

c. Ảnh hưởng của từ thơng
m



 KT

ư

CKT

Rpkt



Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ kích từ.
- Khi thêm RPKT nối tiếp với cuộn kích từ thì:
IKT giảm xuống < IKTđm
  giảm xuống < đm
Rp =0
U=m
Đối với đặc tính tốc độ:
Xét phương trình đặc tính tốc độ :
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
11


Đồ án truyền động điện
n

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

U đm R ư I ư

K EΦ K EΦ

+ Khi mở máy :
n0

U đm R ư I ưmm

K E
K E

 0 = m – Rư .Iưđm
 Iưmm =

U đm
= const.
Rư

+ Khi động cơ không tải:
n 0x 

U đm
K EΦx

Khi  x giảm  n0x tăng và Iưmm = const.
n



2


1
0

Với   

1
2

Iưmm

Họ các đặc tính tốc độ khi thay đổi từ thông 
Đối với đường đặc tính cơ:
- Xét phương trình đặc tính cơ :
n

U đm
RưM

K E Φ 9,55K E 2 Φ 2

- Moment khi mở máy :
Mmm = KM  Iưmm
với KM , Iưmm: const.
Khi  giảm thì : n 0 

U đm
tăng và Mmm giảm.
K EΦ

Thông thường để đảm bảo tuổi thọ động cơ thì :
MC < Mđm
  giảm  n tăng n(vòng /phút)

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
12

Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

n01
n02

B1
B2

A2

A1
0

MC2 Mđm

MC1 Mmm1 Mmm2 M(N.m)
1

Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông
1.3. Đặc tính khi đảo chiều quay động cơ:
a. Đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng

-

+

Uđm

N
N
Iư

Iư Nghịch
Eư

A

B

T
N

Thuận

Ck
t

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):

 E ư  K E  đm n  0
 Iư 

U đm  E ư K E . đm (n 0  n)

0
Rư
Rư

 M  K M Φ đm I ư  0
Ta có phương trình đặc tính cơ :
n

U đm
Rư M

K E Φ đm K E K M Φ 2 đm

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
13


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

Khi N hoạt động, cực tính điện áp được đảo ta có : n < 0

 E ư  K E Φ đm n  0

 Iư 
 Iư 

(U đm )  E ư K E . đm ( n 0  n)

0
Rư
Rư
K E . đm (n 0  n )
Rư

0

Khi tiến hành đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng thì dòng điện qua phần ứng là
Iư < 0 nên moment điện từ của phần ứng đảo chiều

 M  K M Φ đm I ư  0

- Phương trình đặc tính cơ :

U đm
Rư

M
K E Φ đm K E K M Φ 2 đm
Rư
 n 0 
M
K E K M  2 đm

n

- Đường biểu diễn đặc tính cơ :

n

n0

+m

-MC

0

MC

MĐ
đường đặc tính cơ khi
động cơ quay thuận chiều

M

-m------------n0
MĐ

n
đường đặc tính cơ khi động
cơ quay ngược chiều
Đặc tính cơ khi đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng
b. Đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
14

Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang
m



N
T
CKT

T

ư

N

A



B

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, đm

 E ư  K E  đm n  0

 Iư 

U đm  E ư K E . đm (n 0  n)

0
Rư
Rư

 M  K M Φ đm I ư  0
- Phương trình đặc tính cơ:
n

U đm
Rư

M
K E  đm K E K M  2 đm

Khi N hoạt động: từ thông Φ đm được đảo cực (chiều dòng điện qua cuộn kích từ được
đảo) : n<0, (-đm)

 E ư  K E ( đm )n  0
 Iư 

U đm  E ư K E ( đm )( n 0  n)

0

Rư
Rư

- Moment điện tư:ø

M Đ  K M  Φ đm I ư  0

- Phương trình đặc tính cơ :

U đm
Rư

M
K E (Φ đm ) K E K M Φ 2 đm
U
Rư
 n   đm 
M 0
K E Φ đm K E K M Φ 2 đm
n

- 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:

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
15


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

n
n0

MĐ

n
+m

-MC
đường đặc tính cơ
khi động cơ
quay ngược chiều

đường đặc tính cơ khi
động cơ quay thuận chiều

MC

0

M

-m
n0
MĐ

n

1.4. Tính điện trở mở máy bằng phương pháp đồ thị
- Ta có :Dòng điện phần ứng:
Iư 

U đm  K E Φ đm n
Rư

- Khi mở máy n = 0  =0  dòng điện khi mở máy I mm 

U đm
.
Rư

Vì điện áp phần ứng lúc mở máy <<1

 Rư = (0,04  0,05)

 Imm = (20  25)Iđm

U đm
I mm

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
m


 KT

CKT

1G
Iư

2G

3G


Rp1
RPI

Rp2

Rp3

RPII
RPIII

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý ĐC khi mở máy bằng điện trở phụ
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
16


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

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 I1 =(1,8  2,5)Iđm và tính điện trở tổng của mạch phần
U đm
I1

ứng khi khởi động. R 

Chọn dòng điện chuyển khi khởi động :
I2 =(1,1  1,3)Iđm nếu Iđm > IC
I2 =(1,1  1,3)IC nếu IC > Iđm
Gióng I2 lên đặc tính cơ tự nhiên có giá trò nTN2(h) từ đó xác đònh giảm (b) trên
đặc tính khởi động với giá trò dòng I2.
n NT 2  n TN 2

U dm  I 2 R
U dm  I Ì R ư

Kẻ đường thẳng qua ab.Trên đặc tính tự nhiên kẽ đường thẳng qua gh. Hai đường
này cắt nhau tại n0.
Từ n0 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 I1, I2 để xây dựng lại
đặc tính khởi động.
n(vòng/phút)

TN

n0

I

II

A
h
f

g

d

(1)

e

b

(2) R
PII

c
(3)

RPIII

a

0

I

C

RPI

I

2

Iư

I
1

Hình 1.17: Đặc tính cơ của ĐC DC
kích từ song song khi mở máy
Tính điện trở khởi động :
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
17


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

- Gọi điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng khi khởi động là Rp.
- Ta có :Rp = R – Rư

- Điện trở khởi động trong từng cấp là:
 je  jg 
 eg 
  R ư  
R pI  R ư 
 jg 
 jg 
 jc  jg 
 cg 
  R ư  
R pII  R ư 
 jg 
 jg 
 ja  jg 
 ag 
  R ư  
R pIII  R ư 
 jg 
 jg 

R p1  R pI

R p2  R pII  R PI
R p3  R pIII  R P

II

1.5. Hãm máy
Trạng thái động cơ quay thuận:
n>0  E ư  K E  đm n  0

IKTđm >0  đm >0
U  E ư K E đm (n 0  n)
I ư  đm

Rư
Rư
Vì n0 >n  Iư >0

M  K M  đm I ư  0

- Phương trình đặc tính cơ:
n  n0 

Rư

K E K M  2 đm

M0

P  U đm I ưđm >0  nhận năng lượng(tiêu thụ năng lượng điện)
m



IKTđm
CKT

U1

ư

A



B

n

Sơ đồ nguyên lý ĐC quay thuận.
Trạng thái hãm máy: là trạng thái mà tốc độ n và moment MH ngược chiều.
Trạng thái hãm máy được sử dụng trong các trường hợp sau :
+ Cần dừng nhanh động cơ.
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
18


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

+ 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 thuận
-Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay n và moment quay MH ngược chiều và n > n0
- 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:

n(vòng/phút)

MĐ
Đ

n

MĐ

n0

Đ

B

A

MC

n01

n

MC

C

0

M(N.m)

Đặc tính cơ khi giảm tốc độ
bằng phương pháp giảm điện áp
Xét điểm B:
Do quán tính nB >0( động cơ quay theo chiều cũ)

E ưB  K E  đm n B  0
I ưB 

U 1  E ưB K E  đm ( n 01  n B )

0
Rư
Rư

M ĐB  K M  đm I ưB  0
B là điểm bắt đầu quá trình hãm tái sinh.
Đoạn Bn01: n giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn 0.

 K E  đmn01  0
Iư 

U 1  E ư K E  đm (n 01  n)

0
Rư
Rư

M Đ  K M  đm I ư  0
- Ta có: n > n01 > 0 và MĐ <0

 Bn01 là đoạn đặc tính hãm tái sinh
- Khi n giảm tốc  I ư giảm  M Đ giảm

P  U1I ư < 0: phát toả năng lượng về nguồn
- Phương trình đặc tính cơ:
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
19


Đồ án truyền động điện
n

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

Rư M
U1

K E  đm 9,55K E 2  đm 2

Hãm tái sinh được gọi là:Hãm máy phát.
Tại n01: n = n01
Iư 

U 1  E ư K E  đm (n 01  n)

0
Rư
Rư

MĐ  0

Tại n01C: n01>n>0
Iư 

U 1  E ư K E  đm (n 01  n)

0
Rư
Rư

M Đ  K M  đm I ư  0
Đoạn n01C: là đoạn đặc tính động cơ quay thuận giảm tốc độ
Vì MĐ < MC nên hệ thống giảm tốc
- Khi n giảm  I ư tăng  MĐ tăng. Tăng đến C thì cân bằng với Mtải (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 U1, 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 n01. Đến n01, MĐ =0. Trên trục động cơ còn moment
cản MC ngược chiều với n nên nó tiếp tục làm cho động cơ giảm tốc, đồng thời MĐ
tăng dần cho đến C thì cân bằng MĐ = MC. 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 n0 ta cắt điện trở phụ, động cơ
tăng tốc độ trên đường đặc tính tự nhiên. Khi tốc độ vượt quá n > n0 , moment điện từ
của động cơ đổi dấu trở thành moment hãm đến điểm A moment M H = MC, tải trọng

được hạ với tốc độ ổn đònh n0đ, 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):
n

(-m )
Rư

M
K E  đm K E K M  2 đm

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
20


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

- Phương trình đặc tính cơ của đường số (2):
n
MĐ

U đm
Rư  RP


M
K E  đm K E K M  2 đm
n

Đ

MĐ

n
B2

MC

Đ

n0

n

MC

B3

A

(3)

(2)

C

(1)

Mhbđ2
Mhbđ1

C2

C2
D1

MĐ

M
0

Mc

n0

MĐ

D2

Đ

n
MC

Đ

n
-nE1

E1

MC

E3

-nE2

Đặc tính cơ khi hãm ngược bằng cách đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng.
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 2,5Iđm), điểm làm việc chuyển
từ A sang B1 . Lúc này do quán tính tốc độ n vẫn quay theo chiều cũ nhưng I ư và MĐ
đã đảo chiều. Quá trình hãm ngược diễn ra làm giảm nhanh tốc độ động cơ về 0, đoạn
B1C1 gọi là đoạn đặc tính động cơ hãm ngược bằng cách đảo chiều điện áp đặt lên
phần ứng.
- Tại C1, n=0 nhưng do MĐ và MC 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 MĐ và MC , đoạn C1(-n0) gọi là đoạn đặc tính động cơ quay ngược.
- Tại (-n0) , moment động cơ MĐ =0, MC cùng chiều với n nên hệ thống tiếp tục
tăng tốc vượt khỏi (-n0) , khi đó MĐ đảo chiều quá trình hãm tái sinh diễn ra trên đoạn
(-n0) E1, MĐ lớn dần cho đến điểm E1 thì cân bằng MĐ và MC , tải thế năng được hạ
xuống với tốc độ không đổi là (-nE1).
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 B2 để rồi cuối cùng hạ tải với tốc độ nE2 và n E2 > n E1 .
Hãm ngược bằng cách đóng điện trở phụ :

Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
21


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

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 B3 : MĐ < MC , hệ thống giảm tốc từ B đến C.
Lúc này Iư và MĐ tăng dần trò số
Iư 

K E Φ đm n  n 0 
Rư  Rp

Tại điểm C3: tốc độ bằng 0 nhưng trên trục động cơ tồn tại moment ngược chiều
nhau là MĐ và MC, nhưng vì MC 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 E3 đồng
thời Iư và MĐ tăng dần và có giá trò dương.
Iư 

K E Φ đm (n 0  (n 0 )) K E Φ đm (n 0  n )


0
Rư  Rp
Rư  Rp

MĐ = KE Φ đm I ư  0
- Trạng thái hãm ngược diễn ra cho đến E3 thì MĐ = MC tải được hạ xuống với tốc
độ không đổi là (-nD). Nếu ta thay đổi trò số điện trở phụ R p thì ta sẽ thay đổi được
tốc độ khi hạ tải.

n
n0
B3

A

C3
0

-nD

MC

M

E3

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 lũy được trong quá trình làm việc trước đó biến

thành điện năng tiêu tán trong mạch hãm dưới dạng nhiệt.
- Hãm động năng kích từ độc lập :
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
22


Đồ án truyền động điện

+

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

C kt

Ikt

-

n
A

Iư

Eư B

R HĐN

Sơ đồ nguyên lý của ĐC khi hãm động năng kích từ độc lập

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). Để hạ tải
người ta ngắt phần ứng ra khỏi lưới điện và đóng qua điện trở hãm RHĐN , 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 có chiều không
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
23


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

đổi, sức điện động này tạo trong mạch kín dòng điện Iư đã đảo chiều nên moment MĐ
cũng đảo chiều.
Iư 


0
R ư  R HĐN

 M Đ  K M Φ đm I ư  0
- Hệ thống làm việc tại điểm B, tại đây n và MĐ 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 :
n

(R ư  R HĐN )
K E K M  đm

2

M

B10 : là đoạn đặc tính hãm động năng kích từ độc lập đối với tải phản kháng hoặc
tắt nguồn.
- Hãm động năng tự kích từ :
+

-

CKT
n

ư



RHĐN

IH

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 nên vẫn cảm ứng ra sức điện động .
n>0
dư >0

E ư  K E Φ đm n  0

Iư 


0
R HĐN R Ckt
Rư 
R HĐN  R Ckt

MĐ <0
 Do đó, quá trình hãm động năng tự kích từ diễn ra làm n giảm.
Nhóm SVTH: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
24


Đồ án truyền động điện

GVHD: Thạc sĩ Lưu Văn Quang

- Phương trình đặc tính cơ khi hãm động năng tự kích từ :


R R
 R ư  Ckt HĐN 
R Ckt  R HĐN 
n  
M
K EK M2

- Thông thường, RHĐN rất nhỏ so với RCkt . Do đó phương trình đặc tính cơ :

n

R ư  R HĐN
M
K EK M 2

- Khi hãm động năng tốc độ n sẽ giảm dần, sức điện động phát ra cũng giảm
theo  Iư giảm  MĐ giảm  IKT giảm  Φ giảm. 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: LÊ THANH TRÀ-NGUYỄN PHƯỚC TÀI
25