CƠ HỌC TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
HOÀNG ANH KIÊN CƯỜNG CƠ SƠÛ LÝ THUYẾT Chương I : CƠ HỌC TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN NỘI DUNGI/ Khái niệm :1. Đònh nghóa hệ thống truyền động điện (TĐĐ) và các khâu cơ bảng của hệ thống (TĐĐ)2. phân loại các hình thức (TĐĐ)II/ Cơ sở động học của (TĐĐ)1. Phương trình chuyển động của hệ chuyển động thẳng2. Phương trình chuyển động của hệ chuyển động quay3. Các chú ý khi sử dụng phương trình chuyển động trong tính toán khảo sát hệ thống (TĐĐ)III/ Quy đổi các khâu cơ khí của (TĐĐ)1. Quy đổi môment cản của Mc về trục động cơ2. Quy đổi lực cản Fc về thành môment cản Mc trên đầu trục động cơ3. Quy đổi môment quán tính J về đầu trục động cơ4. Quy đổi khối quán tính m về thành môment quán tính trên đầu trục động cơ5. môment quán tính của toàn hệ thống trên đầu trục động cơ YÊU CẦU :• Nắm được cá vấn đề khái quát về một hệ thống truyền động điện• Nắm vẫn các vấn đề cơ sở động học của một hệ thống truyền động điện• Hiểu và name vững các phương pháp tính quy đổi các khâu cơ khí trong hệ thống truyền động điệnChương II : CÁC ĐẶT TÍNH VÀ TRẠNG THÁI ĐỘNG CƠ TRONG TĐĐ NỘI DUNG : I/ Khái niệm chung :1. Đặt tính cơ của các cơ cấu sản xuất 2. Đặt tính cơ của truyền động điện3. Hệ đơn vò tương đối trong tính toán TĐĐa) Những đại lượng cơ bản thường dùng trong tính toán các hệ thống TĐĐb) Trò số tương đối của các đại lượng thường dùng trong tính toán các hệ thống TĐĐII/ Đặt tính cơ động cơ điện một chiều kích từ song song .1. Phương trình đặt tính cơ và Phương trình đặt tính tốc độ của động cơ.2. Đường đặt tính cơ tự nhiên Phương pháp tính và vẽ đặt tính cơ tự nhiên từ số liệu đònh mức của động cơ.a) Đường đặt tính cơ tự nhiênb) Phương pháp vẽ đường đặt tính cơ tự nhiên3. nh hưởng của các tham số đối với đặt tính cơ của động cơ ( các đặt tính cơ nhân tạo) a) ảnh hưởng của điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ • Thí dụ 1• Thí dụ 2b) ảnh hưởng của điện áp đặt lên phần ứng động cơ ( ≠ U đm )c) ảnh hưởng của từ thông kích thích trong động cơ ( φ = φđm )• Đường đặt tính tốc độ khi thay đổi từ thông kích thích HOÀNG ANH KIÊN CƯỜNG • Đường đặt tính cơ khi thay đổi từ thông kích thích• Đặt điểm chú ý khi thay đổi từ thông kích thíchd) Đặt tính cơ khi thay đổi chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ.4. Vấn đề khởi động và phương pháp tính điện trở khởi động :a) Đặt vấn đề b) Tính điện trở khởi động bằng phương pháp đồ thòc) Tính điện trở khởi động bằng phương pháp giả tíchThí dụ II-35. Các trạng thái hãm và các đặt tính cơ của trạng thái hãma) Khái niệm về trạng thái hãmb) trạng thái hãm tái sinh năng lượngc) trạng thái hãm ngược• Đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng• Đổi cực tính của điện áp đặt vào phần ứng để thái hãm d) trạng thái hãm động năng• trạng thái hãm động năng kích từ độc lập• trạng thái hãm động năng tự kích từ. Thí dụ II-46. Trạng thái rẽ mạch phần ứng của động cơ cơa) Thành lập phương trình đặt tính cơ.b) Nhận xét đặt điểm của đặt điểm của tính cơ khi rẽ mạch phần ứng.c) nh hưởng của các thành phần điện trở Rs, Rn đến dạng đặt tính cơIII/ Đặt tính cơ động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp :1. Thành lập phương trình đặt tính cơ 2. Cách vẽ đặt tính cơ tự nhiêna) đặt tính vạn năngb) vẽ đặt tính cơ tự nhiên bằng đặt tính vạn năng.3. Phương pháp vẽ đặt tính cơ nhân tạo khi có điện trở phụ nối trong mạch phần ứnga) phương pháp vẽ bằng đồ thò b) phương pháp vẽ bằng đường đặt tính cơ tự nhiên4. Đặt tính cơ khi đảo chiều quay5. Phương pháp tính điện trở khởi động 6. Các trạng thái hảm và đường đặt tính cơ của các trạng thái hảm.a) trạng thái hãm ngược• hãm ngược bằng cách đóng thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng .• hãm ngược bằng cách đổi cực tính điện áp đặt vào mạch phần ứng.b) trạng thái hãm động năng.• hãm động năng kích từ độc lập• hãm động năng tự kích từIV/ Đặt tính cơ của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha :1. Phương trình đặt tính cơ a) thành lập phương trìnhb) nhận xét đặt tínhc) Phương trình đặt tính cơ viết dưới dạng đơn giản HOÀNG ANH KIÊN CƯỜNG • Xác đònh đặt tính cơ theo khả năng quá tải• Xác đònh đặt tính cơ theo phương pháp gần đúngd) đổi chiều quay động cơ.2. nh hưởng của các thông số đến đường đặt tính cơ.a) Ảnh hưởng của điện áp đặt lên cuộn dây stator của động cơb) Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng trên mạch statorc) Ảnh hưởng của điện trở phụ trong mạch rotorThí dụ II-63. Khởi động và tính điện trở khởi động của động cơ:4. Các trạng thái hãm và đường đặt tính cơ của trạng thái hãm :a) trạng thái hãm tái sinh năng lượngb) trạng thái hãm ngược• hãm ngược bằng cách đưa thêm điện trở phụ vào mạch cuộn dây rotor của động cơ• hãm ngược bằng cách đảo thứ tự hai trong ba pha điện áp đặt vào stator của động cơc) Trạng thái hãm động năng• Khái niệm và phương pháp hãm• Thành lập phương trình đặt tính cơ và dạng đặt tính cơ trong trạng thái YÊU CẦU :• Nắm vững dạng và phương trình các đặt tính cũng như các trạng thái làm việc của động cơ và và các cơ cấu sản xuất thông dụng.• Nắm vững tính chất của các trạng thái làm việc của động cơ trong truyền động điện.• Xác đònh được các thông số của hệ thống và các trạng thái làm việc cụ thể.Chương III : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆNI/Khái niệm chung :1. các chỉ tiêu trong điều chỉnh tốc độ.2. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện.• Nhóm phương pháp thay đổi thông số động cơ• Nhóm phương pháp thay đổi thông số nguồn cung cấp cho động cơ.II/ Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều :Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở trong mạch phần ứng.Điều chỉnh tốc độ bắng cách giảm từ thông kích thích của động cơĐiều chỉnh tốc độ bằng phương pháp rẽ mạch phần ứng của động cơĐiều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi điện áp cung cấp cho phần ứng động III/ Mở rộng phạm vi điều chỉnh và nâng cao chất lượng điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều1. Hệ thống máy phát động cơ có máy phát kích từ độc lập :sơ đồ nguyên lý.Phương pháp và dạng đặc tính cơ của hệ thốngĐánh giá hệ thống2. Hệ thống máy phát động cơ có máy có máy điện khuyếch đại tự kíchsơ lược về máy điện khuyếch đại tự kíchphương trình và dạng đặc tính cơ của hệ thốngcác mạch ứng dụng điển hình của hệ thống và máy điện khuyếch đại tự kích.Hệ thống có các khâu phản hồiHệ thống có máy điện khuyếch đại tự kích mắc theo sơ đồ cầu HOÀNG ANH KIÊN CƯỜNG Hệ thống có các khâu phản hồi dùng máy phát tốc độ3. Hệ thống máy phát động cơ có máy điện khuyếch đại từ trường nganga) sơ lược về cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện khuyếch đại từ trường ngang• Cấu tạo• Nguyên lý làm việcb) Phương trình và dạng đặt tính cơc) Mạch ứng điển hình của hệ thống có máy điện khuyếch đại từ trường ngang4. Hệ thống máy phát động cơ có máy phát 3 cuộn kích từ tạo đặt tính máy xúc a) Khái niệm về hệ thốngb) Mạch ứng dụng điển hình dùng máy phát động cơ tạo đặt tính máy xúc • Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dùng máy phát 3 cuộn kích từ tạo đặt tính máy xúc• Sơ đồ nguyên lý của hệ thống với máy điện khuyếch đại từ trường ngang có khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt5.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các bộ khuyếch đại từ.a) Khái niệmb) sơ lược về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các khuyếch đại từ• Sơ đồ nguyên lý về cấu tạo khuyếch đại từ• nguyên lý làm việc cơ bản khuyếch đại từc) Phương trình và dạng đặc tính cơd) Mạch ứng dụng điển hình khuyếch đại từ – động cơe) Đánh giá về hệ thống6. .Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các hệ thống chỉnh lưua) Bộ chỉnh lưu có khống chếb) Phương trình và dạng đặc tính cơ của hệ thống chỉnh lưu động cơc) Một số hệ thống chỉnh lưu động cơ cơ bản• Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu hình tia 3 pha không đảo chiều• Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu hình tia 3 pha có đảo chiều bằng công tắc tơ• Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu hình tia 3 pha nối chữ thập để đảo chiều quay động cơ• Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu hình tia 3 pha nối song song ngược chiều đảo chiều để đảo chiều quay động cơd) Đánh giá về hệ thốngIV/ .Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ :1.Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cuộn kháng bảo hòa.a) Khái niệm.b) Dạng đặc tính cơ và phương pháp điều chỉnh tốc độ.c) Mạch ứng dụng điển hình• Hệ thống không đảo chiều quay có khâu phản hồi âm tốc độ .• Hệ thống dùng 6 cuộn kháng bảo hòa để đảo chiều quay động cơ .• Hệ thống dùng 4 cuộn kháng bảo hòa để đảo chiều quay động cơd) Đánh giá hệ thống2. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi số đôi cực từa) Khái niệmb) Các phương pháp đấu dây stator thường gặp và dạng đặc tính cơ của từng phương pháp•Đổi nối từ đấu sao 4 cực sang sao 2 cực•Đổi nối từ đấu sao 4 cực sang sao kép 2 cực HOÀNG ANH KIÊN CƯỜNG •Đổi nối từ tam giác sang sao képc) đánh giá về phương pháp.3. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi tầng số nguồn cung cấpa) Khái niệmb) Mạch ứng dụng điển hình các hệ thống biến tầng thông dụng • Hệ thống biến tầng đồng bộ• Hệ thống biến tầng không đồng bộ c) đánh giá về phương pháp4. Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp xung.a) Khái niệmb) nguyên lý làm việc dạng đặc tính cơ• sơ đồ đấu dây điển hình• nguyên lý làm việc của sơ đồd) đánh giá về phương pháp.YÊU CẦU :• Nắm vững các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ trong các hệ thống TĐĐ• Nắm vững các phương pháp cơ bản điều chỉnh tốc độ trong TĐĐ hiểu được các mạch ứng dụng điển hình để từ đó có thể vận dụng vào các hệ thống thực tế sau này.Chương IV : KIỂM NGHIỆM VÀ CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠI/ Khái niệm chung về phát nóng ngụội lạnh và các chế độ làm việc của động cơ điện :1. sự phát nóng và ngụội lạnh của động cơ :c) Nguyên nhân của sự phát nóng trong động cơd) Phương trình cân bằng nhiệt của động cơ 2. Phân loại chế độ làm việc của động cơ]a) Chế độ làm việc dài hạnb) Chế độ làm việc ngắn hạnc) Chế độ làm việc ngắn hạn lập lại 3.Các bước tính toán chọn công suất của động cơ:a) Các điều kiện ban đầu để tính chọn công suất động cơb) Các bước tính chọn công suất động cơII/ Các phương pháp tính kiểm tra công suất động cơ theo điều kiện pháy nóng1. phương pháp tổn that trung bình :a) phương pháp các đại lượng đẳng trò :b) phương pháp dòng điện đẳng tròc) phương pháp công suất đẳng tròIII/ Chọn công suất động cơ Chế độ làm việc dài hạn1. chọn động cơ cho phụ tải dài hạn không đổi2. chọn động cơ cho phụ tải dài hạn biến đổiIV/ Chọn công suất động cơ Chế độ làm việc ngắn hạn:1. Chọn công suất động cơ dài hạn phục vụ cho phụ tải ngắn hạn2. Chọn công suất động cơ ngắn hạn phục vụ cho phụ tải ngắn hạna) Chọn công suất động cơ khi phụ tải ngắn hạn không đổib) Chọn công suất động cơ khi phụ tải ngắn hạn biến đổi HOÀNG ANH KIÊN CƯỜNG V/ Chọn công suất động cơ Chế độ làm việc ngắn hạn lập lại 1.Chọn công suất động cơ khi hệ số đóng điện tương đối của phụ tải bằng hệ số đóng điện tiêu chuẩn của động cơ. εft = εđca) Khi phụ tải ngắn hạn lập lại có trò số không đổib) Khi phụ tải ngắn hạn lập lại có trò số biến đổi đềuc) Khi phụ tải ngắn hạn lập lại có trò số biến đổi không đều 2.Chọn công suất động cơ khi hệ số đóng điện tương đối của phụ tải khác hệ số đóng điện tiêu chuẩn của động cơ. εft ≠ εđca) Qui đổi công suất đònh mức của động cơ theo hệ số đóng điện tương đối của phụ tảib) Qui đổi công suất của phụ tải hệ số đóng điện tiêu chuẩn của động cơ.YÊU CẦU :• Hiểu dược nguyên nhân của quá trình phát nóng ngụội lạnh và các chế độ làm việc của động cơ điện.• Nắm vững các phương pháp tính toán và kiểm nghiệm công suất của động cơ điện • Chọn được động cơ điện phù hợp với điều kiện phụ tải của cơ cấu sản suất yêu cầuChương V : QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆNI/ Khái niệm và những chú ý nghiên cứu quá trình quá độ trong hệ thống TĐĐ1. Khái niện chung về quá trình quá độ trong hệ thống TĐĐ 2. Những chú ý khi nghiên cứu quá trình quá độ3. Trạng thái làm việc ổn đònh của hệ thống TĐĐII/ quá trình quá độ cơ học khi moment của động cơ Mđc , moment cản Mc moment quán tính của hệ thống Jht đều là hằng số 1. Khi hệ thống tăng tốc độ2. Khi hệ thống giảm tốc độIII/ quá trình quá độ cơ học khi đặc tính cơ của động cơ là đường thẳng, Mc , Jht là hằng số1. Phương trình đặc tính cơ và Phương trình quá độ của động cơa) Phương trình đặc tính cơb) Phương trình chuyển động, Phương trình quá độ của động cơ2. Quá trình quá độ cơ học của hệ thống trong các trạng thái làm việc khác nhaua) quá trình quá độ khi hệ thống tăng tốc độb) quá trình quá độ khi hệ thống hãm động năng• khi moment cản có tính thế năng• khi hệ thống hạ tải trọng• khi moment cản có tính chất phản kháng• thời gian hãm hệ thốngc) quá trình đảo chiều quay bằng phương pháp đảo chiều cực tính điện áp• khi moment cản có tính thế năng• khi moment cản có tính phản khángd) quá trình chuyển điểm làm việc trên đặc tính cơ này sang làm việc trên đặc tính cơ khácIV/ Quá trình quá độ cơ học khi đặc tính cơ của động cơ là đường thẳng , moment quán tính của hệ thống Jht là hằng số, moment cản Mc biến thiên theo thời gian1. Quá trình quá độ cơ học khi hệ thống có moment cản Mc biến đổi đều theo thời gian và trong mỗi chu kỳ có hai giá trò không đổi. HOÀNG ANH KIÊN CƯỜNG 2. Quá trình quá độ cơ học khi hệ thống có moment cản Mc trong mỗi chu kỳ làm việc có trò số biến đổi với nhiều khoảng thời gian khác nhau nhưng trong mỗi khoảng thời gian đó Mc là hằng số ( đồ thò phụ tải da5nghi2nh chữ nhật không đều). V/ Quá trình quá độ cơ học khi đặc tính cơ của động cơ là đường thẳng , Jht là hằng số, moment cản Mc tỉ lệ bậc nhất theo tốc độVI/ khảo sát Quá trình quá độ cơ học bằng phương pháp đồ thò và đồ thò giải tích 1. phương pháp tỉ lệ a) khái niệm b) khi hệ thống khởi động hay tăng tốc độc) khi hệ thống hãm hay giảm tốc độ 2. phương pháp diện tícha) khái niệmb) cá bước khảo sát tính toánYÊU CẦU : Nắm vững khái niệm quy luật của trạng thái quá độ Nắm vững các phương pháp thông dụng Khảo sát được quá trình quá độ cơ họcYÊU CẦU CHUNG CỦA MÔN CƠ SƠÛ TĐĐ Nắm vững dạng đặc tính cơ và trạng thái làm việc của động cơ điện thường dùng trong hệ thống truyền động điện của các máy sản xuất Nắm vững các phương pháp điều chỉnh tốc độ đối với các loại động cơ dùng trong các hệ thống truyền động điện thông dụng của các máy sản xuất . từ đó có thể lựa chọn một cách hợp lý các phương án trang bò điện phù hợp với yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất Nắm vững các phương pháp khảo sát quá trình quá độ cơ học của các hệ thống truyền động điện khi thay đổi trạng thái làm việc từ đó có thể xây doing được đồ thò phụ tải chính xác cho một hệ thống cụ thể Hiểu được các quá trình phát nóng và nguội lạnh trong động cơ với các chế độ mang tải khác nhau Nắm vững các phương pháp kiểm nghiệm và lựa chọn công suất động cơ phù hợp cho các hệ thống truyền động điện của các máy sản xuất. . vấn đề cơ sở động học của một hệ thống truyền động điện Hiểu và name vững các phương pháp tính quy đổi các khâu cơ khí trong hệ thống truyền động điệnChương. độ cơ họcYÊU CẦU CHUNG CỦA MÔN CƠ SƠÛ TĐĐ Nắm vững dạng đặc tính cơ và trạng thái làm việc của động cơ điện thường dùng trong hệ thống truyền động điện