cơ sở lý thuyết cơ học truyền động điện

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

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương I : CƠ HỌC TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

 NỘI DUNG

I/ Khái niệm :

1 Định nghĩa 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 thẳng

2 Phương trình chuyển động của hệ chuyển động quay

3 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 cơ

2 Quy đổi lực cản Fc về thành môment cản Mc trên đầu trục động cơ

3 Quy đổi môment quán tính J về đầu trục động cơ

4 Quy đổi khối quán tính m về thành môment quán tính trên đầu trục động cơ

5 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 điện

Chương 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 điện

3 Hệ đơn vị tương đối trong tính toán TĐĐ

a) Những đại lượng cơ bản thường dùng trong tính toán các hệ thống TĐĐ

b) Trị số tương đối của các đại lượng thường dùng trong tính toán các hệ thống TĐĐ

II/ 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 định mức của động cơ

a) Đường đặt tính cơ tự nhiên

b) Phương pháp vẽ đường đặt tính cơ tự nhiên

3 Aûnh 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 2

b) ảnh hưởng của điện áp đặt lên phần ứng động cơ ( Uư ≠ 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

• Đường đặt tính cơ khi thay đổi từ thông kích thích

• Đặt điểm chú ý khi thay đổi từ thông kích thích d) 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 thị

c) Tính điện trở khởi động bằng phương pháp giả tích

Thí dụ II-3

5 Các trạng thái hãm và các đặt tính cơ của trạng thái hãm

a) Khái niệm về trạng thái hãm

b) trạng thái hãm tái sinh năng lượng

c) 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-4

6 Trạng thái rẽ mạch phần ứng của động cơ cơ

a) Thành lập phương trình đặt tính cơ

b) Nhận xét đặt điểm của đặt điểm của tính cơ khi rẽ mạch phần ứng

c) Aûnh hưởng của các thành phần điện trở Rs, Rn đến dạng đặt tính cơ

III/ 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 nhiên a) đặt tính vạn năng b) 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 ứng

a) phương pháp vẽ bằng đồ thị b) phương pháp vẽ bằng đường đặt tính cơ tự nhiên

4 Đặt tính cơ khi đảo chiều quay

5 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 từ

IV/ Đặt tính cơ của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha :

1 Phương trình đặt tính cơ

a) thành lập phương trình

b) nhận xét đặt tính

c) Phương trình đặt tính cơ viết dưới dạng đơn giản

• Xác định đặt tính cơ theo khả năng quá tải

• Xác định đặt tính cơ theo phương pháp gần đúng

d) đổi chiều quay động cơ

2 Aûnh hưởng của các thông số đến đường đặt tính cơ

a) Ảnh hưởng của điện áp đặt lên cuộn dây stator của động cơ

b) Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng trên mạch stator

c) Ảnh hưởng của điện trở phụ trong mạch rotor

Thí dụ II-6

3 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 lượng

b) 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 cơ

c) 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 định được các thông số của hệ thống và các trạng thái làm việc cụ thể

Chương III : ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

I/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 :

1 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở trong mạch phần ứng

2 Điều chỉnh tốc độ bắng cách giảm từ thông kích thích của động cơ

3 Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp rẽ mạch phần ứng của động cơ

4 Điều 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 chiều

1 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 thống

Đánh giá hệ thống

2 Hệ thống máy phát động cơ có máy có máy điện khuyếch đại tự kích

sơ lược về máy điện khuyếch đại tự kích

phương trình và dạng đặc tính cơ của hệ thống

các mạch ứng dụng điển hình của hệ thống và máy điện khuyếch đại tự kích

Hệ thống có các khâu phản hồi

Hệ thống có máy điện khuyếch đại tự kích mắc theo sơ đồ cầu

Hệ thống có các khâu phản hồi dùng máy phát tốc độ

3 Hệ thống máy phát động cơ có máy điện khuyếch đại từ trường ngang

a) sơ lược về cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện khuyếch đại từ trường ngang

• Cấu tạo

• Nguyên lý làm việc

b) Phương trình và dạng đặt tính cơ

c) Mạch ứng điển hình của hệ thống có máy điện khuyếch đại từ trường ngang

4 Hệ thống máy phát động cơ có máy phát 3 cuộn kích từ tạo đặt tính máy xúc

a) Khái niệm về hệ thống

b) 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 ngắt

5.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các bộ khuyếch đại từ.

a) Khái niệm

b) 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 từ

c) Phương trình và dạng đặc tính cơ

d) Mạch ứng dụng điển hình khuyếch đại từ – động cơ

e) Đánh giá về hệ thống

6 .Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng các hệ thống chỉnh lưu

a) Bộ chỉnh lưu có khống chế

b) Phương trình và dạng đặc tính cơ của hệ thống chỉnh lưu động cơ

c) 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 cơ

d) Đánh giá về hệ thống

IV/ 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 cơ

d) Đánh giá hệ thống

2 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi số đôi cực từ

a) Khái niệm

b) 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

• Đổi nối từ tam giác sang sao kép

c) đánh giá về phương pháp

3 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi tầng số nguồn cung cấp

a) Khái niệm

b) 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 pháp

4 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp xung

a) Khái niệm

b) nguyên lý làm việc dạng đặc tính cơ

• sơ đồ đấu dây điển hình

• nguyên lý làm việc của sơ đồ

d) 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 CƠ

I/ 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 cơ

d) Phương trình cân bằng nhiệt của động cơ

2 Phân loại chế độ làm việc của động cơ]

a) Chế độ làm việc dài hạn

b) Chế độ làm việc ngắn hạn

c) 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 cơ

b) Các bước tính chọn công suất động cơ

II/ Các phương pháp tính kiểm tra công suất động cơ theo điều kiện pháy nóng

1 phương pháp tổn that trung bình :

a) phương pháp các đại lượng đẳng trị :

b) phương pháp dòng điện đẳng trị

c) phương pháp công suất đẳng trị

III/ Chọn công suất động cơ Chế độ làm việc dài hạn

1 chọn động cơ cho phụ tải dài hạn không đổi

2 chọn động cơ cho phụ tải dài hạn biến đổi

IV/ 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 hạn

2 Chọn công suất động cơ ngắn hạn phục vụ cho phụ tải ngắn hạn

a) Chọn công suất động cơ khi phụ tải ngắn hạn không đổi

b) Chọn công suất động cơ khi phụ tải ngắn hạn biến đổi

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 = εđc

a) Khi phụ tải ngắn hạn lập lại có trị số không đổi

b) Khi phụ tải ngắn hạn lập lại có trị số biến đổi đều

c) Khi phụ tải ngắn hạn lập lại có trị 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 ≠εđc

a) Qui đổi công suất định mức của động cơ theo hệ số đóng điện tương đối của phụ tải b) 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 cầu

Chương V : QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

I/ Khái niệm và những chú ý nghiên cứu quá trình quá độ trong hệ thống TĐĐ

1 Khái niện chung về quá trình quá độ trong hệ thống TĐĐ

2 Những chú ý khi nghiên cứu quá trình quá độ

3 Trạng thái làm việc ổn định của hệ thống TĐĐ

II/ 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 độ

2 Khi hệ thống giảm tốc độ

III/ quá trình quá độ cơ học khi đặc tính cơ của động cơ là đường thẳng, Mc , Jht là hằng số

1 Phương trình đặc tính cơ và Phương trình quá độ của động cơ

a) Phương trình đặc tính cơ

b) Phương trình chuyển động, Phương trình quá độ của động cơ

2 Quá trình quá độ cơ học của hệ thống trong các trạng thái làm việc khác nhau

a) quá trình quá độ khi hệ thống tăng tốc độ

b) 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 thống c) 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 kháng d) quá trình chuyển điểm làm việc trên đặc tính cơ này sang làm việc trên đặc tính

cơ khác

IV/ 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 gian

1 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 trị không đổi

2 Quá trình quá độ cơ học khi hệ thống có moment cản Mc trong mỗi chu kỳ làm việc có trị số biến đổi với nhiều khoảng thời gian khác nhau nhưng trong mỗi khoảng thời gian đó Mc là hằng số ( đồ thị 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 độ

VI/ khảo sát Quá trình quá độ cơ học bằng phương pháp đồ thị và đồ thị giải tích

1 phương pháp tỉ lệ

a) khái niệm

b) khi hệ thống khởi động hay tăng tốc độ

c) khi hệ thống hãm hay giảm tốc độ

2 phương pháp diện tích

a) khái niệm

b) cá bước khảo sát tính toán

YÊU 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 học

YÊU CẦU CHUNG CỦA MÔN CƠ SỞ 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 bị 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 thị 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