bài tập truyền động điện có lời giải

bài 1: Các tham số định mức của động cơ KĐB ba pha rôtor dây quấn kiểu MTM612 10 là: Pđm = 50kW; nđm = 577vp; MthMđm = 2,8; E20 = 223V; fđm=50Hz; I2đm = 140A.1. Hãy tính các giá trị của Mth, sđm, sth và tần số dòng điện rotor khi động cơ làm việc ở trạng thái định mức.2. Viết phương trình đặc tính cơ tự nhiên của động cơ trên theo biểu thức gần đúng với các giá trị Mth và sth vừa tính được.3. Tính giá trị điện trở phụ mắc vào mạch rotor để động cơ quay với tốc độ 250 vpCâu 2: (6 điểm)Một động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các thông số định mức là: Pđm = 4,2kW; Uđm = 220V; Iđm =20A; nđm = 500vp 1. Hãy xác định trị điện áp đặt vào phần ứng để dòng điện khởi động tương ứng đúng bằng 2,5Iđm. Tính mômen khởi động của động cơ ứng với điện áp đó?2. Động cơ đang làm việc với tải thế năng định mức, đột ngột giảm áp xuống giá trị 170V. Hãy vẽ đặc tính cơ minh họa quá trình chuyển đổi trạng thái và mô tả diễn biến của quá trình đó. Tính tốc độ ổn định của động cơ khi đó?3. Tính tốc độ làm việc ổn định của động cơ khi phần ứng được mắc thêm điện trở phụ Rf=0,75, các tham số khác là định mức.

3 Tính tốc độ làm việc ổn định của động cơ khi phần ứng được mắc thêm điện trở phụ

Rf=0,75Ω, các tham số khác là định mức

Câu 1: (4 i m) đ ê

ĐỀ SỐ: 2

Câu 1: (4 điểm)

a) Thiết lập phương trình đặc tính cơ động cơ không đồng bộ ba pha

b) Phân tích yếu tố ảnh hưởng của điện trở phụ mạch rotor tới đặc tính cơ

3 Đông cơ đang kéo tải thì đột ngột đóng một điện trở phụ vào mạch phần ứng để sao chođộng cơ giảm tốc sau đó tải bị treo, Tính điện trở phụ đó(tải thế năng định mức)

2.Tính mômen khởi động tự nhiên của động cơ

3.Xác định mômen tới hạn của động cơ khi điện áp nguồn cung cấp giảm 2 lần so với định mức Tính tốc độ động cơ khi đó, biết tải là thế năng định mức và các yếu tố khác

Câu 1: (4 điểm)

Một động cơ điện KĐB ba pha rotor dây quấn, đang làm việc trên đường đặc tính cơ tựnhiên với tải thế năng Mc = 23,7N.m Các số liệu của động cơ như sau: Pđm = 2,2kW; nđm =885v/p; λM = 2,3; 2p = 6; Iđm = 12,8A; Uđm = 220V; E2đm = 135V

1 Xác định độ trượt tới hạn khi thêm vào rotor điện trở bằng 1,5Ω, tính mômen tới hạntương ứng

2 Tính điện trở phụ cần thiết thêm vào mạch rotor để động cơ có mômen khởi động cựcđại Hãy xác định tốc độ làm việc của động cơ ứng với điện trở phụ đó, biết mô men tải

2 Động cơ trên đang làm việc ổn định trên đường đặc tính cơ tự nhiên với tải Mc=0,8Mđmhãy tính tốc độ làm việc khi đó Nếu đột ngột giảm điện áp xuống 180V tính tốc độ khôngtải tương ứng, vẽ đặc tính cơ minh họa và mô tả diễn biến của quá trình xảy ra sau đó Dòngđiện phần ứng tại thời điểm ban đầu giảm áp là bao nhiêu?

ĐỀ SỐ: 4

Câu 1: (4 điểm)

Một động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các thông số định mức là: Pđm = 4,2kW;

Uđm = 220V; Iđm =20A; nđm = 500v/p Động cơ được cấp từ một bộ chỉnh lưu cầu 1 pha có điện áp nguồn là U=220, góc điều khiển α∈[αmin =15o,αmax =150o], bội số mômen khởi động của tải là Km=2,5, sai lệch tốc độ là s=5%

1 Tính dải điều chỉnh D của hệ truyền động trên, biết nội trở bộ chỉnh lưu là Rb=0,05Ω

2 Giả sử động cơ đang làm việc với tải định mức, góc điều khiển nhỏ nhất Đột ngột tăng góc điều khiển tới 45o Tính dòng điện ngay khi tăng góc điều khiển, tính tốc độ ổn định tương ứng sau đó

3 Vẽ họ đặc tính cơ của hệ, trình bày các trạng thái làm việc có thể có của hệ, biết tải là thế năng

Câu 2: (6 điểm)

Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số: Pđm=95(KW), Uđm=220 (V),

Iđm= 470(A), dòng kích từ định mức Itđm= 4,25(A) điện áp kích từ định mức Uktđm=220V,

ĐỀ SỐ: 6

Câu 1: (4 điểm)

Một động cơ không đồng bộ ba pha rotor dây quấn có các tham số sau: Pđm=2,2KW,

nđm=885V/phút, fđm=50Hz, hệ số mômen cực đại λm=2,3, số cặp cực p=3, I2đm=12,8A,

1 Tính giá trị dòng mở máy tự nhiên

2 Vẽ đặc tính cơ khi điện áp phần ứng là 180V, từ thông định mức

3 Động cơ đang làm việc tại điểm định mức, đột ngột đóng thêm điện trở phụ

vào mạch phần ứng để động cơ giảm tốc và sau đó quay ngược trở lại với tốc độ 0,5nđm Tính giá trị điện trở phụ đó, vẽ đặc tính cơ và mô tả quá trình Biết Mc = Mđm, tải thế năng

ĐỀ SỐ: 7

Số tín chỉ: 03

Câu 1: (4 điểm).

Các tham số định mức của động cơ KĐB ba pha rôtor dây quấn kiểu AK – 1148 là:

Pđm = 60kW; nđm = 720v/p; Mth/Mđm = 2,2; E20 = 175V; I2đm = 216A

1 Hãy tính các giá trị của Mth và sth khi động cơ làm việc ở trạng thái định mức

2.Giả sử động cơ đã nâng tải song Xác định điện trở phụ mắc vào rotor để động cơ hạ tảivới tốc độ 0,5nđm Biết tải và các yếu tố khác là định mức

Câu 2: (6 điểm).

Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số: Pđm=95(KW), Uđm=220 (V),

Iđm= 470(A), dòng kích từ định mức Itđm= 4,25(A) điện áp kích từ định mức Uktđm=220V,

tốc độ định mức, biết từ thông, điện áp phần ứng và tải là định mức

3 Hãm ngược động cơ trên bằng đảo chiều điện áp và thêm điện trở phụ vào mạch phầnứng Xác định giá trị điện trở hãm nhỏ nhất cần mắc vào mạch phần ứng sao cho động cơ sẽdừng sau khi giảm tốc Biết tải là định mức

ĐỀ SỐ: 8

Câu 1: (4 điểm)

1 Nêu điều kiện ổn định tĩnh của truyền động điện

2 Xét xem điểm A có phải là điểm làm việc ổn định không?

Câu 2: (6 điểm)

Cho động cơ không đồng bộ ba pha có các số liệu sau: Pđm=60KW; nđm=720V/phút;

λm=Mth/Mđm=2,2; E20 = 175V; I2đm= 216A; 2p=6

1 Tính mômen khởi động trực tiếp của động cơ

2.Xác định tốc độ làm việc ổn định của động cơ trên đặc

tính cơ tự nhiên khi mômen tải tác dụng lên trục động cơ

là Mc=0,8Mđm Vẽ đặc tính cơ minh họa ( Vẽ định tính)

3 Động cơ trên đang kéo tải phản kháng định mức đột

ngột đóng thêm một điện trở phụ là 1,5Ω vào mạch roto và đảo thứ tự hai trong ba pha điện

áp nguồn Mô tả hiện tương xảy ra , xác định mô men hãm ban đầu và tốc độ làm việc ổnđịnh của động cơ sau đó, biết các yếu tố khác là định mức

n(v/p)

M(N.m) 0

n c = f(M c )

n Ð = f(M Ð ) A

.

Câu 1: (4 điểm)1 Nêu điều kiện ổn định tĩnh của truyền

1 Tính mômen khởi động trực tiếp của động cơ

2 Xác định tốc độ làm việc của động cơ khi làm việc trên đường đặc tính cơ tự nhiên vớimômen phụ tải đặt lên trục động cơ Mc = 1,2Mđm Vẽ đặc tính cơ minh họa (Vẽ địnhtính)

3 Cho dòng điện rotor là I2đm= 17,5A Xác định tốc độ làm việc ổn định của động cơ khimạch roto được mắc thêm một điện trở phụ là 1Ω Tải thế năng định mức

ĐỀ SỐ: 9

n(v/p)

M(N.m) 0

nĐ = f(MĐ)

nc = f(MC)A

.

1 Xác định độ cứng của đường đặc tính cơ tự nhiên.

2 Xác định tốc độ làm việc ổn định và giá trị dòng mở máy nhân tạo của động cơ khi thêm

Câu Nội dung

Điểm thành phần

1

2

Mô men tới hạn khi làm việc định mức là:

Mth=km.Mđm, theo bài cho km=2,8;

Do độ trượt của động cơ nhỏ nên tốc độ định mức của động cơ thường nhỏ hơn và

gần bằng tốc độ đồng bộ Nên suy ra số đôi cực của động cơ là 5 Suy ra độ trượt

định mức là:

600

577 600 1

M M

th th

th đm

s

s s s

M M

M M

th th

M

185 , 0 185 , 0

3 Vẽ đặc tính cơ gần đúng theo 2:

Ta lập bảng quan hệ M(s) như sau:

Từ đó ta vẽ được đồ thi gần đúng như sau: 0,5

Đặc tính cơ chia làm hai khoảng : Khoảng thứ nhất từ điểm không tải lý tưởng tới

điểm tới han có độ cứng âm, là đoạn đặc tính làm việc Khoảng thứ hai từ điểm tới

hạn trở đi thì có độ cứng dặc tính cơ dương, động cơ không làm việc ở đoạn đặc tính

1 Hãy xác định trị điện áp đặt vào phần ứng để dòng điện khởi động động cơ ban đầu đúng

bằng 2,5Iđm Tính mômen khởi động khi đó

2 Động cơ đang làm việc với tải thế năng định mức, đột ngột giảm áp xuống giá trị 170V

Hãy phân tích diễn biến của quá trình xảy ra sau đó và vẽ đặc tính cơ minh họa Tính tốc độ

ổn định của động cơ khi đó

3 Tính tốc độ làm việc ổn định của động cơ khi phần ứng được mắc thêm điện trở phụ

55,9

u đm đm đm

n

R I U R

I U K

ϖφ

Suy ra Mkd=KΦđm.Ikd= 4.09695 2,5.20= 204.8475 Nm

2 Tốc độ không tải lý tưởng ứng với điện áp 170 V là

p v K

U đm

u

4,1

170.55,9

55,

Khi giảm áp đột ngột, do có quan tính nên tốc độ của động cơ không thể giảm đột ngột Quátrình chuyển đổi trạng thái từ điểm làm việc ban đầu A sang điểm B, tại B do mômen của động cơ đang âm, nhỏ hơn mômen tải nên động cơ giảm tốc Tới C thì mômen bát đầu dương nhưng nó vẫn nhỏ hơn mômen tải nên động cơ tiếp tục giảm tốc tới D thì làm việc ổnđịnh, do mômen động cơ và tải cân bằng nhau Đoạn đặc tính BC có mômen âm, tức động

cơ sinh ra mômen hãm Dòng điện hãm âm, nhưng áp dương nên công suất điện động cơ tiêu thu âm, tức là động cơ làm việc ở trạng thái hãm tái sinh

Tốc độ ổn định tại điểm D là

s rad K

I R

U

đm

u u u

1,4

20.275,0170

đm

u f u đm

1,4

20)

75,0275,0(220)

(

=+

−

=+

−

=

φϖ

nNT=9,55.48,66=464,7 v/ph

AB

Đề 2:

Câu 1: (5 điểm)

a)Thiết lập phương trình đặc tính cơ động cơ không đồng bộ ba pha?

b)Phân tích yếu tố ảnh hưởng của tần số tới đặc tính cơ ĐKB?

Bài làm

Câ

Điểm thành phần 1a Ta có sơ đồ thay thế gần đúng của một pha dộng cơ KĐB như sau :

0,5

s = (ω1 - ω)/ω1 : độ trượt tốc độ

ω1 = 2πf1/p : Tốc độ từ trường quay ; ω : Tốc độ động cơ, f1 : Tần số nguồn điện cấp

cho stator p : là số đôi cực

++

nm X s

R R X

2 1

2 2

)(

11

µ µ

0,5

0,5

Để tìm phương trình đặc tính cơ ta dựa vào phương trình cân bằng công suất trong

động cơ : P12=Pcơ+∆P2

P12=Mđt.ω1: Công suất truyền từ stator sang rotor Với Mđt : Mô men điện từ

Pcơ=Mc ω : Công suất cơ trên trục động cơ Với Mc : Mômen tải

2 , X’2: Điện trở và điện khỏng rotor

đó quy đổi về stator

Xµ, Rµ:Điện trở và điện kháng mạch từ

hóa

Khi làm việc thì mô men điện từ cân bằng với mô men tải và ta gọi chung là mô men

R R

R U

nm ])

[(

3

2 2

' 2 1 1

2 ' 2

2 1

++

sth=

nm X R

R

2 1

' 2

+

Mth=

)1

(4

3)

1(2

3

2 1 1

1 2

1 1

1

nm

pU X

R R

U

++

=+

Xuất phát từ biểu thức ω1 = 2πf1/p, ta thấy rằng khi thay đổi tần số sẽ làm tốc độ từ

trường quay và tốc độ động cơ thay đổi

- Xét trường hợp khi tăng tần số f1>fđm thỡ theo (*) ta cú

2 1

1 2

1

8

34

3

f L

pU X

pU M

nm nm

th

π

=

≈ ( ở đây coi R1 rất nhỏ , cú thể bỏ qua)

Do cấu tạo của động cơ nên ta không thể tăng điện áp lớn hơn điện áp định mức,

mà ở đây ta giữ nguyên điện áp bằng định mức do vậy Mth∼1/f12

Trong vùng này mômen tới hạn sẽ giảm bình phương so với tần số

0,5

Xét trường hợp khi giảm tần số f1<fđm thì tổng trở động cơ sẽ giảm và nếu giữ

nguyên điện áp U1 thì động cơ sẽ bị quá dòng Do vậy khi giảm tần số cần phải giảm

điện áp theo một quy luật nhất định sao cho động cơ sinh ra được một mô men như

trong chế độ định mức Nếu ta giữ mô men tới hạn không đổi thì cần phải điều chỉnh

U1/f1 = const

0,5

Ta được họ đặc tính cơ như hình sau : ( f11 >f12 >f13 >f1đm >f14 >f15)

0,5

Câu 2: (5 điểm)

Cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các thông số định mức: Pđm =

20,5Kw, Uđm = 440V, Iđm = 55A, nđm = 1000v/p

1 Xác định tốc độ làm việc của động cơ khi giảm từ thông còn 2/3Φđm, tải định mức.? Tính

độ cứng của đặc tính cơ động cơ khi đó?

2 Động cơ đang làm việc với tải thế năng định mức, đột ngột đóng một điện trở 8,5 Ω vào

mạch phần ứng Hãy phân tích diễn biến của quá trình xảy ra sau đó và vẽ đặc tính cơ minh

họa Tính tốc độ ổn định của động cơ

3 Tính điện trở phụ mắc vào phần ứng động cơ để động cơ ở trạng thái treo tải(tải thế năng

u đm đm đm

n

R I U R

I U K

ϖ

ph vg K

R I U n

đm

u đm

88,3)

3/2(

611,0.55440.55,93

/2

.55

)88.3.3/2()

=

=

u R

2 0,5

Ta có tốc độ ổn định của động cơ là:

ph vg K

R R I U n

đm

f u đm đm

/4,15088

,3

)5,8611,0.(

55440.55,9).(

Khi đóng Rf đủ lớn đột ngột vào P/ư, do có quan tính nên tốc độ của động

cơ không thể giảm đột ngột Quá trình chuyển đổi trạng thái từ điểm làm

việc ban đầu A sang điểm B, tại B do mômen của động cơ nhỏ hơn mômen

tải nên động cơ giảm tốc Tới C thì động cơ bắt đầu khởi động theo chiều

ngược lại nhưng mômen động cơ vẫn nhỏ hơn mômen tải nên động cơ tiếp

tục giảm tốc tới D thì làm việc ổn định, do mômen động cơ và tải cân bằng

nhau Đoạn đặc tính cơ CD thể hiện đoạn hãm ngược, vì lúc này động cơ

sinh ra mô men để hãm động cơ, tải trở thành mômen quay

0,5

3

AB

C

D

Mđm

Mω

0

Câu 1: (5 điểm)

Hãy tính chọn công suất của động

cơ nâng trong cầu trục có biểu đồ mô men

phụ tải tĩnh như hình vẽ, giả thiết rằng

không có tổn hao trong các khâu truyền

39

7810

5810412

5.1008.270200.104.150

++

++

, 9

720 25 , 2000

Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số: Pđm=95(KW), Uđm=220 (V),

Iđm= 470(A), dòng kích từ định mức Itđm= 4,25(A) điện áp kích từ định mức Uktđm=220V,

là mômen cản phản kháng định mức Hãy phân tích diễn biến quá trình

1) Ta có ωđm=nđm/9,55=500/9,55=52.356 (Rad/s)

Uđm= Iđm.Rư + Eđm= Iđm.Rư + KΦđmωđm

0,5suy ra KΦđm=(Uđm- Iđm.Rư)/ωđm=(220-470.0,025)/ 52,356 = 3,977575 0,5

Ta có ω =0,5 nđm/9,55=250/9,55=26,18 rad/s 0,5

Do tải định mức nên Iư=Iđm và từ thông định mức nên ta có:

đm u đm đm f

u

bd f

u

bd

R R

R I U U R

R

K U R

R

E U

+

− +

−

= +

+

−

= +

15 025 , 0

356 , 52 ).

025 , 0 470 220 (

+

− +

−

0,5

Trước hết ta phải xem mômen khởi động (Inm)của động cơ có lớn hơn

mômen tải(Iđm )không, nếu không thỏa mãn thi động cơ giảm tốc độ sau đó

-Mđm

dm u

I

U I U

P

1 ( 5 ,

0 −

=

)(2539,064

220)220.64

120001

(5,

=

u R

0,25đ

0,25đ

u

đm mmTN

220

A R

U I

u

đm

mmTN dm M mmTN K I

Với:

.84,2685

.2

60)

2539,0.64220

ω

φ

đm

u đm đm đm M

R I U

0,25 đSuy ra: M mmTN =2,84.866,483=2460,81172(N.m) 0,25đ

2 Vẽ đặc tính cơ tự nhiên:

* Tính toán hai điểm đặc biệt để vẽ:

- Điểm không tải lý tưởng tự nhiên: A(0, n0) (hoặc A(0, ω0))

0,25đ

với: ω0 = K U 2220,84 77,4648(Rad/s)

đm M

đm = =

) / ( 4648 , 77 84

,

2

220

s Rad

=

=

Trong đó:

.84,2685

.2

60)

2539,0.64220(

;2539,064

220)220.64

120001

(5,0)

1(5,0

φ

η

đm

u đm đm đm M

đm

đm đm u

R I U K

I

U R

0,25đ

0,25đ

- Điểm làm việc định mức: B(Mđm, nđm) ( hoặc B(Mđm, ωđm)) 0,25đ

với: Mđm =

đm đm P

733 , 71

12000

= = 167,287 (Nm).

0,25đ0,25đ

đm đm

p u đm đm

n R I U

R R I U

) 0964 , 0 (

128 220 685

]3000/)0964,0.128220(685[220

1 Xác định tốc độ làm việc ổn định của động cơ trên đặc tính cơ tự

nhiên khi mômen cản tác động lên đầu trục động cơ là M c =0,8M đm

- Phương trình đặc tính cơ gần đúng:

s

s s

s

M M

thTN thTN

s

M M

thTN thTN

thTN dm

) ( 7383 , 23 30 885

2200

m N

,

2

115,01000

2 2

=

=

−+

=

=

−+

5981 , 54 2 7383

1962 , 109 99

0,25đ0,25đ

0,25đ0,25đ

2 Xác định tốc độ làm việc ổn định của động cơ khi mạch roto được

mắc thêm một điện trở phụ là 1Ω Tải thế năng định mức.

- Phương trình đặc tính cơ khi thêm điện trở phụ vào mạch rotor:

s

s s

s

M as

M

thNT thNT

thTN thNT

thNT thNT

thNT thTN

+

≈+

(2

525,158,12.3

115,0.135

17,0.50269,0

s s

s s

s s

s

M

M

thNT thNT

thNT thNT

thTN

4286,2

1962,1095981

,54.27383,232

+

=+

=

⇔+

=

Pđm = 60kW; nđm = 720v/p; Mth/Mđm = 2,2; E20 = 175V; I2đm = 216A.

1 H•y tính các giá trị của Mth và sth khi động cơ làm việc ở trạng thái định mức

2.Giả sử động cơ đã nâng tải song Xác định điện trở phụ mắc vào rotor để động cơ hạ tảivới tốc độ 0,5nđm Biết tải và các yếu tố khác là định mức

Câu 2: (6 điểm).

Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số: Pđm=95(KW), Uđm=220 (V),

Iđm= 470(A), dòng kích từ định mức Itđm= 4,25(A) điện áp kích từ định mức Uktđm=220V,

tốc độ định mức, biết từ thông, điện áp phần ứng và tải là định mức

3 Hãm ngược động cơ trên bằng đảo chiều điện áp và thêm điện trở phụ vào mạch phầnứng Xác định giá trị điện trở hãm nhỏ nhất cần mắc vào mạch phần ứng sao cho động cơ sẽdừng sau khi giảm tốc Biết tải là định mức

ĐÁP ÁN ĐỀ THI HẾT HỌC PHẦN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ( ĐỀ SỐ 07)

H•y tính các giá trị của Mth và sth khi động cơ làm việc ở trạng thái định

mức

)/(4,7530

720

30

s Rad

n dm dm

πω

0,25đ

0,25đ

10004,75

60

Nm

P M

dm

dm dm

0,25đ0,25đ0,25 đ

) ( 1760 )

( 663 , 1750

756 , 795 2

,

2

2 , 2

Nm Nm

dm

th th dm

th dm

s

s s s

M M

+

víi

04,0750

720750

1 1

dm

0,25đ0,25đ

0,25 đ

Suy ra:

166,0

)12,22,2(04,0

)1(

2 2

=

=

−+

=

=

−+

2 Giả sử động cơ đã nâng tải song Xác định điện trở phụ mắc vào rotor để

động cơ hạ tải với tốc độ 0,5nđm Biết tải và các yếu tố khác là định mức

s

s s

s

s

s s s

M M

th th th

166,0166,0

3520166

,0166

,

0

176022

+

=+

∗

=

=+

0,25đ

Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có các thông số: Pđm=95(KW),

Uđm=220 (V), Iđm= 470(A), dòng kích từ định mức Itđm= 4,25(A), điện áp

kích từ định mức Uktđm=220V, nđm=500(vg/ph), Rư=0,025(Ω)

1 Xác định tốc độ làm việc ổn định của động cơ khi từ thông giảm

20% so với từ thông định mức, điện áp phần ứng và tải là định mức.

- Tốc độ của động cơ khi đó:

;

1 1

φ

e

u dm dm K

R I U

0,25 đ