Đề cương ôn tập môn truyền động điện –Trường Đại học bách khoa Hà Nội

ĐỀ 01 MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Câu 1: (4 điểm)
Một động cơ điện một chiều kích từ độc lập có các thông số sau:
Pđm = 39,6kW; Uđm = 292V; Iđm = 180A; nđm = 2400v/p, Rư = 0,4 (bỏ qua các tổn thất)
a. Viết phương trình và vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo ứng với U = 0.9Uđm.
b. Tính giá trị dòng mở máy nhân tạo và mômen tương ứng của động cơ khi thêm điện trở
phụ Rf = 0,75 vào mạch phần ứng
c. Biết rằng J = 5Nms2 và động cơ đang mang tải bằng nửa định mức, tính giá trị momen
và dòng điện phần ứng cần thiết để tăng tốc độ động cơ từ 0.5nđm lên nđm trong khoảng 2
giây. Nhận xét gì về chế độ hoạt động của động cơ lúc này biết rằng Iư phải  Iđm.
d. Khi động cơ đang làm việc ở chế độ định mức, tiến hành hãm tái sinh. Tính điện trở phụ
Rfh để mômen hãm ban đầu có |Mhbđ| = 3Mđm và tính tốc độ ổn định tại điểm hãm tái sinh. Câu 2: (4 điểm)
Cho động cơ không đồng bộ 3 pha roto dây quấn có các thông số sau: Uđm = 230V (nối tam
giác); Pđm = 120kW; m = 2,4; nđm = 1000v/p; E2đm = 225V; I2đm = 20A; f = 60Hz; p = 3.
a. Tính đm, sđm, Mđm, sthTN, MthTN và momen khởi động trực tiếp của động cơ Mkđ
b. Chứng minh rằng khi nâng tải và hạ tải thế năng có giá trị Mc = 0,9Mđm ở cùng tốc độ 
= 0,7đm thì giá trị điện trở phụ đưa thêm vào chế độ hạ tải luôn lớn hơn.
c. Khi đang làm việc ở điểm định mức thì tần số bị suy giảm kéo theo độ trượt tăng 1,1 lần.
Xác định tốc độ làm việc ổn định mới của động cơ.
d. Động cơ đang làm việc ở chế độ nâng tải ở câu b) thì điện áp đột ngột giảm đi 1,2 lần.
Tính Mth mới và tốc độ ổn định mới của động cơ. Câu 3: (2 điểm)
a. Trình bày các phương pháp hãm động năng động cơ một chiều kích từ nối tiếp.
Viết phương trình và vẽ đồ thị đặc tính hãm.
b. Trình bày quy trình tiến hành hãm tái sinh động cơ một chiều kích từ độc lập.
Viết phương trình và vẽ đồ thị đặc tính hãm.
Ghi chú: Cán bộ coi thi không được giải thích đề thi.
Chuẩn đầu ra của học phần (về kiến thức) Nội dung kiểm tra
[CĐR 1.3]: Thiết kế được bộ điều khiển cho những hệ thống cơ – điện Câu 1, 2
có sử dụng động cơ điện, khí cụ điện
[CĐR 2.1]: Mô hình hóa đặc tính cơ điện của một số loại động cơ Câu 1, 2, 3
[CĐR 2.2]: Trình bày được nguyên lý cấu tạo, hoạt động của các loại Câu 3a,b động cơ điện
[CĐR 3.1]: Có khả năng tự tìm kiếm tài liệu, tự nghiên cứu và trình bày Câu 3c
các nội dung chuyên ngành Ngày 15 tháng 12 năm 2018
Thông qua Trưởng ngành
(ký và ghi rõ họ tên) ĐÁP ÁN Câu 1: (3đ)
a, (1đ) Từ các thông số đã cho ta tính được:
đm = 2400/9,55 = 251,30 rad/s
Mđm = 39600/251,30 = 157,57 Nm
Kđm = Mđm/Iđm = 157,57/180 = 0,87 Wb
Theo phương trình đặc tính ta có:
đm = Uđm/ Kđm – Rư/(Kđm)2.Mđm
Suy ra: Rư = [292 x 0,87 – 251,30  (0,87)2]/157.57 = 0,4 
Suy ra phương trình đặc tính:
 = 292/0,87 – 0,4/(0,87)2.M hay  = 333,555 – 0,522M
Do đó độ cứng đặc tính cơ tự nhiên  = dM/d = – 1/0,522 = – 1,91.
b, (1đ) Khi thêm điện trở phụ Rf = 0,75 vào mạch phần ứng, phương trình đặc tính cơ nhân tạo thu được là:
 = 292/0,87 – (0,4+0,75)/(0,87)2M Hay  = 333,555 – 1,519M
Khi khởi động,  = 0, thì Mkđ = 333,555/1,519 = 219,588 Nm  Ikđ = 252,40A
c) (1đ) Khi tải là định mức tức là Mc = Mđm; muốn tăng tốc độ từ 0,5nđm lên nđm trong 2 giây
tức là dn/dt = d/dt = (0,5  251,30)/2 = 62,82 (rad/s2).
Khi đó momen cần thiết là: M = Mc + Jd/dt = 0,5  157,57 + 5  62,82 = 392,92Nm
hay I = 392,92/0,87 = 448,84A và bằng ~2,5 lần Iđm.
Như vậy đây là mức tăng tốc độ nhanh nhất có thể nên áp dụng cho động cơ.
d, (1đ) Khi đảo chiều cực tính điện áp, U = – Uđm = – 220V, thế vào phương trình đặc tính cơ nhân tạo với Rfh ta có:
hđ = – 292/0,87 – (0,4+Rfh)/(0,87)2.M Trong đó:
Mhbđ = – 3Mđm = – 472,72 Nm
hđ = đm = 251,30 rad/s
Suy ra: Rfh = [292  0,87 + 251,30  (0,87)2]/472,72 – 0,4 = 0,55
Tại điểm làm việc hãm tái sinh, phương trình xác định là:
hts = – 292/0,87 – 0,4/(0,87)2  157,57 = – 415.80 rad/s. Câu 2: (4đ)
a, (1đ) Từ các thông số động cơ đã cho, ta tính được:
1 = 2f/p = 2  3,14  60/3 = 125,6 rad/s
đm = nđm/9,55 = 1000/9,55 = 104,72 rad/s
sđm = (125,6 – 104,72)/125,6 = 0,166
sthTN = sđm(m + (m 2 – 1)1/2) = 0,166  [2,4 + (2,42 – 1)1/2] = 0,762
Mđm = Pđm/đm = 12000/104,72 = 1146 Nm
MthTN = Mth = Mđm. m = 1146  2,4 = 2750,4 Nm
b, (1đ) Đặc tính cơ của động cơ có dạng (coi R1  0): M = 2Mth/(s/sth + sth/s)
Khi nâng tải:  = 0,7đm  s = (125,6 – 0,7  104,72)/125,6 = 0,416 Thế vào ta có:
0,9  1146 = 2  2750,4/(sth/0,416 + 0,416/sth)
Giải ra được: sthNT1 = 0,081 (loại) hoặc sthNT1 = 2,132 (nhận) Trang: 1/1
Khi hạ tải:  = –0,7đm  s = (125,6 – (– 0,7)  104,72)/125,6 = 1,583
Thế vào phương trình đặc tính cơ nhân tạo của động cơ khi có thêm điện trở phụ ta có:
0,9  1146 = 2  2750,4/(sth/1,583 + 1,583/sth)
Giải ra được sthNT2 = 8,129 (nhận) hoặc sthNT2 = 0,308 (loại)
Dễ thấy sthNT1 < sthNT2 tức là (Rfh1 + R'2) < (Rfh2 + R'2) hay Rfh1 < Rfh2.
c, (1đ) Khi tần số giảm kéo theo độ trượt tới hạn tăng 1,1 lần, Mth vẫn được giữ bằng MthTN,
và tải là định mức, thay vào phương trình đặc tính suy ra: Mđm = 2Mth/(s/sth + sth/s)
1146 = 2  2750,4/(s/(1,1  0,762) + (0,762  1,1)/s)
Giải ra được s = 0,18 (nhận) và s = 3,84 (loại)
d, (1đ) Từ điểm làm việc ở câu b, khi điện áp đột ngột giảm đi 1,2 lần thì Mth sẽ giảm đi 1,22
= 1,44 lần vì Mth tỷ lệ với bình phương điện áp.
Do đó giá trị Mth mới sẽ là:
Mth = MthTN/1,44 = 2750,4/1,44 = 1910 Nm sth = sthNT1 = 2,132
Đặc tính cơ mới sẽ là:
0,9 x 1146 = 2  1910/(s/2,132 + 2,132/s)
Giải tìm được s = 0,625 (nhận) hoặc s = 7,271 (loại)
Suy ra tốc độ động cơ khi đó là  = 1(1 – s) = 125,6  (1 – 0,625) = 47,10 rad/s hay n = 449,82v/p. Câu 3: (2đ)
a, (1đ) Trình bày được
- Các phương pháp hãm động năng tự kích từ và kích từ độc lập của động cơ một chiều.
- Viết được phương trình
- Vẽ được đồ thị đặc tính hãm. b. (1b) Trình bày được:
- Quy trình tiến hành hãm tái sinh động cơ một chiều kích từ độc lập. Viết phương trình và
vẽ đồ thị đặc tính hãm
- Hệ phương trình vật lý (cơ – điện) của động cơ.
- Rút ra phương trình đặc tính và có nhận xét về đặc tính cơ ở 2 vùng giá trị nguồn cung cấp. Trang: 1/1