Điều khiển hệ thống điện công nghiệp 2

lOMoARcPSD|12814924
đồ án truyền động điện
Điều khiển tự động (Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh) Scan to open on Studeersnel
Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ
CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC
GVHD: TS. Nguyễn Thị Mi Sa
SVTH: Lê Thành Đạt - MSSV: 20142308
Thành phố Hồ Chí Minh - tháng 11 năm 2023 1
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924 MỤC LỤC
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......................1
LỜI MỞ ĐẦU. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...........4
PHẦN I: TÍNH TOÁN VÀ THẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY
CHIỀU BA PHA ROTOR DÂY QUẤN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......................8
CHƯƠNG I: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA. . . . . . .................8
I) ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....8
1) Khái niệm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........8
2) Cấu tạo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................8
3) Ưu điểm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......................9
4) Nhược điểm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......9
II) PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............9
III) PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............11
IV) ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......16
1.Ảnh hưởng của điê ̣n áp :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...........16
2. Ảnh hưởng của điê ̣n trở phụ hay điê ̣n kháng phụ nối tiếp trên mạch Stator :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............17
3. Ảnh hưởng của điê ̣n trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........18
4. Anh hưởng của số đôi cực từ P :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............20
V) CÁC DẠNG KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..........22
1)Khởi đô ̣ng đô ̣ng cơ không đồng bô ̣. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
2)Khởi đô ̣ng trực tiếp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................22
3)Khởi đô ̣ng bằng máy biến áp tự ngẫu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...............23
4)Khởi đô ̣ng bằng điê ̣n trở phụ mạch rotor:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .........24
5)Điều chỉnh tốc đô ̣ đô ̣ng cơ không đồng bô ̣. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...................24
6)Điều chỉnh tốc đô ̣ bằng cách thay đổi điê ̣n trở phụ vào mạch rotor :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..................24
7)Điều chỉnh tốc đô ̣ bằng cách thêm điê ̣n trở phụ vào mạch stator :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............25
8)Điều chỉnh tốc đô ̣ bằng cách thay đổi điê ̣n áp nguồn cung cấp :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......27
VI) MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........27
VII) HÃM MÁY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....................30
1. Hãm tái sinh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....30
2. Hãm ngược. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .................31
3. Hãm đô ̣ng năng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....34
4. Hãm đô ̣ng năng tự kích từ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...34
PHẦN II: TÍNH TOÁN NÂNG CẦN TRỤC BẰNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA......37
CHƯƠNG II: YÊU CẦU MỞ MÁY QUA BA CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...................37
I. SƠ LƯỢC VỀ ĐỘNG CƠ AC KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ROTOR DÂY QUẤN:. . . . . . . . . . . . . . . . . . ..........37
1)Dòng điê ̣n định mức của stator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...........38
2)Dòng điê ̣n rotor ở chế đô ̣ định mức. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................39
3)Tính toán phần trở kháng ngắn mạch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..39
4)Tính toán dòng điê ̣n mở máy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........40
5)Bô ̣i số dòng điê ̣n mở máy KI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..................40 2
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
6)Tốc đô ̣ trượt định mức Sđm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......40
7)Tốc đô ̣ định mức của đô ̣ng cơ nđm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....40
8)Khả năng quá tải của đô ̣ng cơ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....40
9)Moment định mức. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..................41
II)TÍNH ĐIỆN TRỞ PHỤ MỞ MÁY, ĐỘNG CƠ MỞ MÁY QUA 3 CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ BẰNG PHƯƠNG
PHÁP ĐỒ THỊ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .................41
CHƯƠNG III: YÊU CẦU NÂNG TẢI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....................43
I)TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VÀO VẠCH ROTOR ĐỂ ĐỘNG CƠ NÂNG TẢI BẰNG 1/2 TỐC ĐỘ
ĐỊNH MỨC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ......................43
II)TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VÀO VẠCH ROTOR ĐỂ ĐỘNG CƠ NÂNG TẢI BẰNG 1/4 TỐC ĐỘ
ĐỊNH MỨC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............44
CHƯƠNG VI: YÊU CẦU HẠ TẢI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..........................44
I)TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VÀO VẠCH ROTOR ĐỂ ĐỘNG CƠ HẠ TẢI BẰNG ½ TỐC ĐỘ ĐỊNH
MỨC:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .........45
II) TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VÀO VẠCH ROTOR ĐỂ ĐỘNG CƠ HẠ TẢI BẰNG ¼ TỐC ĐỘ
ĐỊNH MỨC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............46
III) TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VÀO VẠCH ROTOR ĐỂ ĐỘNG CƠ HẠ TẢI BẰNG TỐC ĐỘ ĐỊNH
MỨC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................47
IV)TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ PHỤ ĐÓNG VÀO VẠCH ROTOR ĐỂ ĐỘNG CƠ HẠ TẢI BẰNG 2 LẦN TỐC ĐỘ
ĐỊNH MỨC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............48
KẾT LUẬN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............51 3
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924 LỜI NÓI ĐẦU  LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật,
em đã được sự dạy bảo tận tình của tập thể Thầy Cô của trường. Những kiến thức và sự
thành đạt mà em đạt được hôm nay chính là nhờ sự dạy bảo của các Thầy Cô.
Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô, những người đã tận tâm truyền
đạt những tri thức khoa học cơ bản cũng như những kiến thức chuyên nghành cho em.
Đặc biệt em xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa Điện - Điện Tử, những người đã bỏ bao tâm
huyết để truyền đạt những tri thức, những kỹ năng, những kinh nghiệm quý báu trong
chuyên môn để chúng em vững tin khi bước vào cuộc sống.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn riêng đến Cô Nguyễn Thị Mi Sa giảng viên trường
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đồ án
môn học Truyền Động Điện. Chúng em xin gửi đến Cô lời chúc sức khỏe và ngày càng
thành công trên bục giảng.
Cuối cùng, chúng tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè thân mến đã động viên, góp ý để
mình hoàn thành tốt đồ án này.
 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
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. Các dây chuyền sản xuất mới có kỹ thuật
hiện đại đã dần thay thế những dây chuyền lạc hậu, lỗi thời.
Trong một dây chuyền sản xuất hiện đại thì khâu truyền động giữ một vai trò
quan trọng. Tùy theo yêu cầu và mục đích của dây chuyền mà truyền động thực hiện
các công đoạn khác nhau trong một quy trình sản xuất. Do đó nó ảnh hưởng tới việc
nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất sản xuất. 4
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
Để hiểu rõ hơn về truyền động điện và có kiến thức nhất định về vấn đề
này.Chúng em đã được hướng dẫn làm đồ án : “Đặc Tính Cơ Của Động Cơ Không
Đồng Bộ Ba Pha và Ứng Dụng Tính Toán Cụ Thể”. Đồ án được chia làm 4 chương:
Chương 1: Đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor
dây quấn. Nội dung chương trình này giới thiệu đặc tính cơ, đặc tính tốc độ, các thông
số ảnh hưởng tới dạng đặc tính cơ, tính toán điện trở phụ mở máy và vấn đề hãm máy
của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn.
Chương 2: Tính toán và thiết kế cơ cấu dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ
3 pha rotor dây quấn. Nội dung của chương trình này là tính toán điện trở mở máy qua
3 cấp điện trở, và thiết kế sơ đồ nguyên lý cho cơ cấu bằng cách dùng động cơ điện
xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn. Kho tàng kiến thức là vô hạn, dù đã
được trang bị một lượng kiến thức chưa sâu, kinh nghiêm thực tế chưa nhiều nên trong
quá trình làm đồ án không tránh khỏi những sai lầm thiếu sót. Rất mong sự đóng góp
của quý thầy cô và bạn bè.
Chương 3: Yêu cầu nâng tải.
Chương 4: Yêu cầu hạ tải. 5
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................
 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 6
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
Tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng hạ cầu trục dùng động cơ AC
không đồng bộ 3 pha có các số liệu sau đây:
P đm (KW) công suất đô ̣ng cơ 51 U1đm (V) điê ̣n áp định mức 400 2p số cực từ 10 N1
số vòng mỗi pha dây quấn stator 61 N2
số vòng mỗi pha dây quấn rotor 31 Kdq1 hệ số dây quấn stator 0,951 Kdq2 hệ số dây quấn rotor 0,951 R1 (Ω)
điện trở dây quấn stator 0,21 R2 (Ω)
điện trở dây quấn rotor 0,02 X1 (Ω)
điện kháng dây quấn stator 0,31 X2 (Ω)
điện kháng dây quấn rotor 0.051 m1 số pha dây quấn stator 3 m2 số pha dây quấn rotor 3 I0 dòng điện không tải 31 η hiệu suất 0,81 cosφ hệ số công suất 0,811
Dây quấn Rotor và Stator được đấu Y/Y
Sức từ động trên stator > sức từ động trên rotor 20%
Động cơ làm việc ở tần số 50Hz
Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau :
1. Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ. Tính điện trở phụ mở máy, biết rằng động cơ kéo tải định mức.
2. Tính toán điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với các tốc độ
lần lượt là: 1/2nđm và 1/4 nđm..
3. Tính toán các điện trở phụ cần thiết đóng vào mạch rotor để hạ tải với các tốc độ lần
lượt là: 1/4nđm , 1/2nđm, nđm, 2nđm. Biết rằng moment cản khi hạ tải là 0,8 lần Mđm.
PHẦN I: TÍNH TOÁN VÀ THẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC
DÙNG ĐCĐ KĐB XOAY CHIỀU BA PHA ROTOR DÂY QUẤN 7
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
CHƯƠNG I: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
I)ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ.
1) Khái niệm
-Động cơ không đồng bộ 3 pha là máy điện xoay chiều , làm việc theo nguyên lý
cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor khác với tốc độ từ trường trong máy.
-Động cơ không đồng bộ 3 pha được dung nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì chế
tạo đơn giản ,giá rẻ ,độ tin cậy cao , vận hành đơn giản , hiệu suất cao , và gần như không
cần bảo trì. Dải công suất rất rộng từ vài Watt đến 10000hp, Các động cơ từ 5hp trở lên
hầu hết là 3 pha còn động cơ nhỏ hơn 1hp thường là 1 pha.
2) Cấu tạo
-Giống như các loại máy điện quay khác, động cơ không đồng bộ 3 pha gồm có các bộ phận chính sau:
- Phần tỉnh hay còn gọi la stator.
- Phần quay hay còn gọi la rotor. a) Stator
-Trên stator có vỏ, lõi thép và dây quấn.
-Võ máy có tác dụng cố định lõi thép và dây quấn.
- Lõi sắt là phần dẫn từ được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm ghép lại.
-Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt b) Rotor
- Phần này có 2 bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn.
-Nói chung người ta sử dụng các lá thép kỹ thuật điện như ở stator. 8
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
-Dây quấn rotor có 2 loại chính là rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lồng sóc. c) Khe hở
-Vì rotor là 1 khối tròn nên khe hở đều.Khe hở trong mày điện không đồng bộ rất
nhò (từ 0,2 đến 1mm trong máy điện nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới
vào và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn.
3) Ưu điểm
-Ưu điểm nổi bât của loại đô ̣ng cơ này là: Cấu tạo đơn giản, đăc biêt là đông cơ ̣
Rotor lồng sóc. So với đông cơ môt chiều, Đông cơ không đồng bô ̣giá thành hạ, vận
hành tin cây, chắc chắn. Ngoài ra đông cơ không đồng bô ̣dùng trực tiếp lưới điện xoay ̣
chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo.
4) Nhược điểm
-Nhược điểm của đông cơ không đồng bô ̣là điều chỉnh tốc đô ̣và khống chế các
quá trình khó khăn; riêng với các đông cơ Rotor lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động kém hơn.
II) PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của dộng cơ ba pha và sơ đồ tương đương thay thế một pha của
động cơ không đồng bộ - Trong đó:
 R0, X0, I0 lần lượt là điê ̣n trở, điê ̣n kháng và dòng điê ̣n mạch từ hoá. 9
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
 R1, X1, I1 lần lượt là điê ̣n trở, điê ̣n kháng và dòng điê ̣n mạch Stator.
 R’2,X’2 ,I’2: điê ̣n trở, điê ̣n kháng và dòng điê ̣n Rotor đã qui đổi về Stator.
: điê ̣n trở phụ thêm vào mạch rotor Rp
 U1đm:Điê ̣n áp định mức đă ̣t vào ba pha.
 U1p là điê ̣n áp pha đă ̣t vào Stator.  ω n
s= 0−ω = 0−n : là đô ̣ trượt (Hê ̣ số trượt của đô ̣ng cơ) ω0 n0
 ω0:tốc đô ̣ góc của từ trường quay (rad/s)
 ω: tốc đô ̣ góc của từ trường (rad/s)  n : Tốc đô 0= 60 f
̣ của từ trường quay (vòng /phút) p
 f : tần số của điê ̣n áp nguồn đă ̣t vào Stator (Hz)
 p : số đôi cực từ của đô ̣ng cơ
 n : tốc đô ̣ quay của Rotor (vòng /phút)
 I'2= Kqđ.I2 = Ki I2 : Dòng điê ̣n qui đổi
 Kqd KqdE=1⇒ Kqd= 1
K : Hê ̣ số qui đổi dòng điê ̣n qdE  U N K 1dm
1⋅ K dq1 : Hê ̣ số qui đổi sức từ đô ̣ng qdE= =
E2dm N 2⋅ K dq2
 N1,N2 : số vòng mỗi pha dây quấn stator ,rotor
 E2đm: sức từ đô ̣ng định mức xuất hiê ̣n trên 2 vòng trượt rotor khi: - Rotor hở mạch
- Đă ̣t điê ̣n áp vào stator là Uđm
- Phương trình đă ̣c tính tốc đô ̣ : U ❑ I '= 1 p 2 √(R 2 1+ R' )2+X S N Trong đó :  X
: điê ̣n kháng ngắn mạch
N =X 1 + X '2 10
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924  R'=R'
: điê ̣n trở qui đổi 2 + R' p
Khi mở máy tốc đô ̣ n = 0 nên hê ̣ số trượt s=1 U ❑ → I' ❑ 1 p 2mm = √(R 2 1+ R' )2+ X N U U
→ dòng điê ̣n khi mở máy : I' ❑ 1 p 1 p 2mm = = Z √¿¿ ¿ mm với : Z 2
mm=√(R1+ R' )+ XN
- Thông thường : I' ❑ ❑
2mm =(4 ÷ 7) I¿ nm ¿
III) PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ.
Giản đồ công suất Giản đồ moment Hình 3.1 Hình 3.2
Để tìm phương trình đă ̣c tính cơ của đô ̣ng cơ ta dựa vào điều kiê ̣n cân bằng công suất đô ̣ng cơ.
Công suất điê ̣n từ chuyển từ Stator sang Rotor Pdt=Mdt× ω1 Trong đó :
 Mđt :moment điê ̣n từ đô ̣ng cơ
 Pdt=Pcơ+Δ Pphụ+Δ Pcu2❑
Nếu tổn hao phụ không đáng kể ΔPphuï=0 thì Mđt = Mcơ =M
⇒ Pdt=Pcơ+Δ Pcu2❑ 11
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924 ⇔ M ' 2
dm .ω0= M c ơ . ω+3 P' . I 2
⇔ M (ω ' 2
0−ω)=3 P' . I2 ω ' Mà: 3R'. I
S= 0−ω ⇒ M= 2 ω ω0S
Thay I'2vào ta được : 3 R' .U 2 M= 1 p n0S [( )2 2] (2) 9,55 R1+ R' S + Xnm
(2) là phương trình đă ̣c tính cơ xoay chiều không đồng bô ̣ ba pha.
- Đường biểu diễn của phương trình đă ̣c tính cơ có dạng đường cong nên toạ đô ̣ điểm cực
trị được xác định bằng cách giải phương trình dM =0 ds ta được :
- Đô ̣ trượt tới hạn : S R' √ (3) R 2 2 1 + X N max
Thay phương trình (3) vào phương trình đă ̣c tính cơ ta được moment tới hạn : 3U 2 M 1p 2n (4)
0 [√R 2+X 2±R ] 9,55 1 N 1 max
Trong đó : (+) : ứng với trạng thái đô ̣ng cơ
(-) : ứng với trạng thái máy phát M
- Hê ̣ số quá tải về moment : λ t h M= Mnm
 Cách vẽ đă ̣c tính cơ khi không biết R1 , X1 ,R2 , X2 chỉ biết các tham số định mức
của đông cơ trên nhãn máy và cần thực hiê ̣n các bước sau: 12
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
Hình 3.3 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 3 pha
Bưóc 1: Xác định toạ đô ̣ 3 điểm đă ̣t biê ̣t.
 Điểm đồng bô ̣ của từ trường : A(M=0,n=n0)
 với n0=60 f p
 Điểm tới hạn : B(Mmax , Smax ) n0=60 f
p n0=60 f p Mă ̣t khác: M S λ max max M= =1 + M ) ñm 2 (Sdm Smax Sdm n 2max 2dm S 0−ndm ¿S −2λ =0¿¿ dm=n
M SdmSmax+S 0
Sñm S+max=2λalignl¿M¿¿ Smax Sñm
Giải phương trình ta được: S (
max 1, 2= Sdm λM ± √λ2M−1)
 Điểm mở máy : C(M=Mmm, n=0)
Thay S = 1 vào phương trình (2) ta được : 13
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924 3R'.U 2 1 p
Mmm= n0 [(R 2] 9,55 1+ R' )2+ X N
Bước 2: Lấy nhiều giá trị S trong khoảng 0→1 thay vào biểu thức 2M M max mm= 1S S max max 1
Ta sẽ được moment tương ứng. S 0 S1 S2 . . . . . . . . 1
M M0 M1 M2 . . . . . . . . Mmm Bước 3:
Từ toạ đô ̣ (S , M) với 3 điểm đă ̣c biê ̣t nối lại ta sẽ được đường đă ̣c tính cơ của đô ̣ng cơ.
 Các dạng khác của đặc tính cơ
Lâ ̣p tỉ số và lấy dấu dương (+) ta được : 2 M M= t h (1+a St h) S S (5) + t h +2aS S t h t h S R Trong đó : a= 1 R' 2 R a¿ 1 √R 2 2 1 + X nm max
Đối với đô ̣ng cơ có công xuất lớn :R1 << Xnm R thì a¿ 1 X . nm max
Lúc này (5) có dạng gần đúng : 2 M M= max SS (6) S max max S 14
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924 R' S 2 t h=± (7) X nm 3U M= 1 P 2 n0 (8) X 9,55 nm max 
Cách vẽ đă ̣c tính cơ khi không biết các thông số R1 , X1 ,R2 , X2 mà chỉ biết λM:
Xác định toạ đô ̣ 3 điểm đă ̣c biê ̣t : n0=60 f p
Toạ đô ̣ điểm tới hạn :
Thay toạ đô ̣ điểm làm viê ̣c định mức vào phương trình đă ̣c tính cơ (6) 2 M M max dm= S dm S S max max Sdm S S 2 M
⇔ th + nm= t h =2 λ S M nm St h Mnm ⇔ S2 2
max - 2 λM . Sdm . Smax + Sdm = 0 giải phương trình bâ ̣c 2 theo Smax
Ta được toạ đô ̣ điểm tới hạn B( Mmax , Smax) 2 Mt h
Thay S = 1 vào phương trình (6) ta được : Mmm= 1 +S S t h t h
Lấy tuỳ ý nhiều giá trị của S thay vào phương trình (6) ta tìm được M
S 0 S1 S2 S3…………….Smax M M1 M2 M2 M3……………M
Hê ̣ số moment mở máy : M K mm M=9,55 >1 M (K M:1→2) dm
Hê ̣ số dòng điê ̣n mở máy : 15
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924 I K mm
I= I (K I: 4→7) dm  Nhâ ̣n xét: 2n0>n>n0 -1M<0 n0>n>0 0 M>0 -n0 1 M<0 n0=60 f p
IV) ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THAM SỐ ĐẾN DẠNG ĐẶC TÍNH CƠ
1)Ảnh hưởng của điện áp
Khi điê ̣n áp đă ̣t vào đô ̣ng cơ giảm : 3U 2 1 p
- Từ phương trình : Mth= 2n0 [√R 2+X 2±R ] 9,55 1 N 1
Ta thấy moment tới hạn sẽ giảm theo tỉ lê ̣ bình phương lần đô ̣ suy giảm của điê ̣n áp. 3U 2 1 p
- Trong khi tốc đô ̣ đồng bô ̣: Mth= 2n0 [√R 2+X 2±R ] không thay đổi 9,55 1 N 1 16
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924 3U 2 1 p
- Và đô ̣ trượt tới hạnMth= 2n0 [√R 2+X 2±R ] cũng không thay đổi. 9,55 1 N 1
- Mmax nói lên khả năng quá tải của đô ̣ng cơ.
- Moment mở máy (Mmm = K2U1P2 ) giảm theo tỉ lê ̣ bình phương lần đô ̣ suy giảm của điê ̣n áp. n n0 Smax U2 U1 TN (Udm) 0 Mc M
Hình 4.1: Đă ̣c tính cơ của ĐC không đồng bô ̣ 3 pha khi thay đổi điê ̣n áp.
2)Ảnh hưởng của điê ̣n trở phụ hay điê ̣n kháng phụ nối tiếp trên mạch Stator :
- Khi thêm điê ̣n trở phụ Rp vào Stator thì tốc đô ̣ đồng bô ̣ n0 không đổi, trượt tới hạn
Smax giảm, moment tới hạn Mmax giảm và moment mở máy Mmm cũng giảm.
Hình 4.2: ĐC không đồng bô ̣ 3 pha khi thêm điê ̣n trở phụ. 17
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
- Khi thêm điê ̣n kháng phụ Xp (giả sử Xp = Rp) vào mạch Stator ta thấy tốc đô ̣ đồng
bô ̣ n0 không đổi, đô ̣ trượt tới hạn giảm (nhưng vẫn còn lớn hơn khi thêm Rp), moment
mở máy Mmm giảm(bằng với khi thêm Rp).
Hình 4.3: ĐC không đồng bô ̣ khi thêm điê ̣n kháng và điê ̣n trở phụ.
- Ta thấy khi thêm Xp ta tăng được khả năng quá tải của đô ̣ng cơ (Mth nói lên khả
năng quá tải của đô ̣ng cơ).
- Đă ̣c tính cơ khi thêm Rp và Xp có dạng: 18
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com) lOMoARcPSD|12814924
Hình 4.4 Đặc tính cơ khi thêm Rp và Xp
3) Ảnh hưởng của điện trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor L1 L2 L3 Rp
Hình 4.5 ĐC KĐB 3 pha khi thêm điê ̣n trở phụ nối tiếp vào dây quấn Rotor.
- Đô ̣ng cơ không đồng bô ̣ Rotor lồng sóc (hay rotor ngắn mạch) không thể thay đổi
được điê ̣n trở mạch rotor .Viê ̣c thay đổi chỉ sử dụng đối với đô ̣ng cơ không đồng bô ̣ rotor
dây quấn vì mạch rotor có thể nối với điê ̣n trở ngoài qua hê ̣ vòng trượt -chổi than.(như hình vẽ)
- Dễ thấy ,điê ̣n trở mạch rotor R2-do đó điê ̣n trở quy đổi R2'-chỉ có thể thay đổi về
phía tăng .Khi R2'tăng thì đô ̣ trượt tới hạn tăng ,còn tốc đô ̣ đồng bô ̣ và môment tới hạn giữ nguyên. 19
Downloaded by H?u Công (conghau22072003@gmail.com)