BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN
Vũ Duy Hưng (Chủ biên)
Nguyễn Hải Bình, Trần Đức Chuyển, Hà Huy Giáp

TÀI LIỆU HỌC TẬP

TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
(Lưu hành nội bộ)

Hà Nội - 2020


LỜI NÓI ĐẦU
Tài liệu học tập “Truyền động điện” được biên soạn theo kế hoạch đào tạo và
chương trình mơn học “Truyền động điện” của khối các ngành kỹ thuật chuyên điện,
trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật công nghiệp. Nội dung tài liệu gồm 6 chương chính:
Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ thống truyền động điện, phần này cung
cấp cho sinh viên khái niệm, cấu trúc cơ bản của hệ thống truyền động điện, khái niệm
chung về đặc tính cơ, các trạng thái làm việc của động cơ điện, các chỉ tiêu kinh tế - kỹ
thuật cơ bản để đánh giá chất lượng một hệ thống truyền động điện
Chương 2: Truyền động động cơ điện một chiều, cung cấp cho sinh viên kiến
thức cơ bản về đặc tính cơ, đặc tính cơ điện, cách xây dựng các đặc tính trên; khởi động
và tính điện trở khởi động; các trạng thái hãm của động cơ một chiều và các hệ truyền
động động cơ một chiều.
Chương 3 : Truyền động động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha, cung
cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản về đặc tính cơ, đặc tính cơ điện, cách xây dựng các
đặc tính trên; khởi động và tính điện trở khởi động; các trạng thái hãm và các phương
pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ.
Chương 4 : Hệ truyền động động cơ điện xoay chiều đồng bộ ba pha, cung cấp

cho sinh viên kiến thức cơ bản về đặc tính cơ, khởi động,các trạng thái hãm và các
phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ đồng bộ.
Chương 5 : Hệ truyền động điện động cơ đặc biệt
Chương 6 : Tính chọn cơng suất động cơ của hệ truyền động điện
Nhóm tác giả chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Kinh tế - Kỹ
thuật công nghiêp, Khoa Điện, Bộ môn Điện Công nghiệp đã động viên và tạo mọi điều
kiện thuận lợi để nhóm tác giả viết tài liệu học tập. Trong q trình biên soạn khơng tránh
khỏi cịn nhiều sai sót, tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp
và đọc giả để cuốn sách được hoàn thiện hơn.
Địa chỉ: Khoa Điện, Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp, 456 Minh
Khai, Hai Bà Trưng, Hà nội.
Website: khoadien.uneti.edu.vn.
Email:
Ngày tháng

năm 2020

1


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... 0
CHƯƠNG 1............................................................................................................ 7
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢNVỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ....... 7
1.1. CẤU TRÚC CHUNG VÀ PHÂN LOẠI..............................................................................7

1.1.1. Cấu trúc .............................................................................................................. 7
1.1.2. Phân loại ............................................................................................................. 8
1.2. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN ..................................9


1.2.1. Khái niệm ........................................................................................................... 9
1.2.2. Phân loại ............................................................................................................. 9
1.2.3. Độ cứng đặc tính cơ ........................................................................................... 9
1.3. ĐẶC TÍNH CƠ MÁY SẢN XUẤT ...................................................................................11
1.4. TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN ........................................................12

1.4.1. Khái niệm về trạng thái làm việc xác lập. ........................................................ 13
1.4.2. Trạng thái động cơ và trạng thái máy phát. ..................................................... 14
1.5. QUY ĐỔI MOMEN CẢN, LỰC CẢN , MOMEN QUÁN TÍNH, LỰC QUÁN TÍNH ...14

1.5.1. Qui đổi mơmen cản MC, lực cản FC về trục động cơ ....................................... 16
1.5.2. Tính qui đổi tất cả mơmen qn tính về trục động cơ. ................................... 17
1.6. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ......................................17

1.6.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................ 17
1.6.2. Phương trình chuyển động tịnh tiến ................................................................. 17
1.6.3. Phương trình chuyển động quay ...................................................................... 18
1.7. ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH TĨNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ...................................................19
1.8. ĐỘNG HỌC CỦA KHỚP NỐI MỀM ...............................................................................21
1.9. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN .............................................................21

1.9.1. Sai số tốc độ ..................................................................................................... 21
1.9.2. Độ trơn của điều chỉnh tốc độ .......................................................................... 22
1.9.3. Dải điều chỉnh tốc độ ....................................................................................... 22
1.9.4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải ........................................ 23
1.9.5. Chỉ tiêu kinh tế ................................................................................................. 24
1.9.6. Các chỉ tiêu khác .............................................................................................. 24
2



1.9.7. Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh ................................................................. 24

CHƯƠNG 2.......................................................................................................... 27
HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ...................................... 27
2.1. ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP .................................27

2.1.1. Sơ đồ và đặc điểm ............................................................................................ 27
2.1.2. Phương trình đặc tính cơ .................................................................................. 28
2.1.3 Ảnh hưởng của các thơng số đối với đặc tính cơ ............................................. 30
2.1.4 Cách vẽ đặc tính cơ ........................................................................................... 33
2.1.5 Khởi động và tính tốn điện trở khởi động ....................................................... 36
2.1.6. Đặc tính cơ trong các trạng thái hãm ............................................................... 40
2.2. ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP ..........................47

2.2.1. Phương trình đặc tính cơ .................................................................................. 47
2.2.2. Cách dựng đặc tính cơ ...................................................................................... 49
2.2.3. Khởi động và tính điện trở khởi động .............................................................. 51
2.2.4. Các trạng thái hãm ........................................................................................... 53
2.3. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU ...........................................................58

2.3.1. Khái niệm chung .............................................................................................. 58
2.3.2. Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng ..........................................................................58

2.3.3. Nguyên lý điều chỉnh điện trở mạch phần ứng ................................................ 61
2.3.4. Nguyên lý điều chỉnh từ thông ........................................................................................62
2.4. HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY PHÁT – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU (F-Đ) .............64

2.4.1. Sơ đồ nguyên lý................................................................................................ 64
2.4.2. Các chức năng chủ yếu của hệ F - Đ ................................................................ 65

2.4.3 Ưu nhược điểm của hệ F - Đ. ........................................................................... 67
2.5. HỆ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU (CL - Đ) .....................................67

2.5.1. Hệ thống truyền động điện CL – Đ ( hệ T-Đ) đặc trưng ................................ 67
2.5.2. Đặc tính cơ của hệ thống truyền động điện T - Đ ........................................... 71
2.6. TRUYỀN ĐỘNG TIRISTO – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU
QUAY ........................................................................................................................ 78
2.6.1. Khái niệm chung .............................................................................................. 78
2.6.2. Hệ T – Đ đảo chiều dùng hai bộ biến đổi điều khiển chung ............................ 83
2.6.3. Hệ T – Đ đảo chiều dùng hai bộ biến đổi điều khiển riêng ............................. 87
3


2.6.4. Ưu điểm, nhược điểm của hệ T –Đ .................................................................. 88
2.7. CÁC HỆ THỐNG TRUYỂ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH XUNG ÁP – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
( ĐAX – Đ) ................................................................................................................................88

2.7.1. Hệ xung áp mạch đơn ...................................................................................... 88
2.7.2. Đặc tính cơ ....................................................................................................... 91
2.7.3. Hệ truyền động xung áp – đảo chiều................................................................ 93
2.7.4. Ưu điểm, nhược điểm của hệ xung áp – động cơ một chiều............................ 97

CHƯƠNG 3........................................................................................................ 100
HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU KHÔNG ĐỒNG BỘ BA
PHA .................................................................................................................... 100
3.1. PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH CƠ .................................................................................100

3.1.1. Đặc tính cơ điện của động cơ khơng đồng bộ ................................................ 100
3.1.2. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ........................................................ 103
3.2. CÁCH VẼ ĐẶC TÍNH CƠ TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC TÍNH BIẾN TRỞ ............................104


3.2.1. Đặc tính tự nhiên ............................................................................................ 104
3.2.2. Đặc tính cơ biến trở ( đối với động cơ roto dây quấn). .................................. 105
3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐẾN ĐẶC TÍNH CƠ ......................................106
3.4. KHỞI ĐỘNG VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ KHỞI ĐỘNG .................................109
3.5. ĐẶC TÍNH CƠ TRONG CÁC TRẠNG THÁI HÃM .....................................................110

3.5.1. Hãm tái sinh: .................................................................................................. 110
3.5.2. Hãm ngược ..................................................................................................... 111
3.5.3. Hãm động năng .............................................................................................. 112
3.6. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU BA PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ
.................................................................................................................................................118

3.6.1. Điều chỉnh điện áp động cơ không đồng bộ .................................................. 118
3.6.2. Điều chỉnh điện trở rôto động cơ không đồng bộ .......................................... 121
3.6.3. Điều khiển công suất trượt ............................................................................. 122
3.6.4. Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ không đồng bộ ............................ 125

CHƯƠNG 4........................................................................................................ 134
HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ BA PHA ......... 134
4.1. KHÁI QUÁT CHUNG .....................................................................................................134
4.2. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ .................................................................134
4


4.3. ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ TRONG CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ....................................................137

4.3.1. Sơ đồ thay thế ................................................................................................. 137
4.3.2. Mô men điện từ .............................................................................................. 139
4.3.3. Mơ tả tốn học động cơ đồng bộ .................................................................... 141

4.3.4. Khởi động và hãm động cơ đồng bộ .............................................................. 142
4.4. PHÂN LOẠI HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ .144
4.5. TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ QUẤN
DÂY DÙNG BIẾN TẦN NGUỒN ÁP ...................................................................................144
4.6. HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ VỚI BỘ BIẾN ĐỔI TẦN SỐ NGUỒN
DÒNG CHUYỂN MẠCH TỰ NHIÊN ...................................................................................146

4.6.1. Quá trình chuyển mạch .................................................................................. 146
4.6.2. Mômen của động cơ ....................................................................................... 149
4.6.3. Giới hạn của chuyển mạch tự nhiên và vấn đề khởi động ............................. 150
4.6.4. Quy luật điều khiển ........................................................................................ 151

CHƯƠNG 5 HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐẶC BIỆT ............................ 153
5.1. ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ BA PHA KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU
.................................................................................................................................................153
5.2. ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ CỰC ẨN KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU (SPM) ............154
5.3. ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ KÍCH TỪ NAM CHÂM VĨNH CỬU CỰC TỪ CHÌM (IPM) .157
5.4. ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ ........................................................................................................163
5.5. ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KHÔNG CHỔI THAN (BLDC) ............................................168
5.6. ĐỘNG CƠ SERVO ..........................................................................................................179

CHƯƠNG 6........................................................................................................ 185
6.1. KHÁI NIỆM .....................................................................................................................185
6.2. PHÁT NÓNG VÀ NGUỘI LẠNH MÁY ĐIỆN. ............................................................185
6.3. CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN. .....................................187

6.3.1. Chế độ làm việc dài hạn ................................................................................. 187
6.3.2. Chế độ làm việc ngắn hạn .............................................................................. 187
6.3.3. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại ................................................................... 188
6.4. TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG KHÔNG ĐIỀU CHỈNH

TỐC ĐỘ...................................................................................................................................188

6.4.1. Chọn công suất động cơ làm việc cho tải dài hạn. ......................................... 188
6.4.2. Chọn công suất động cơ làm việc ngắn hạn. .................................................. 189
5


6.4.3. Chọn công suất động cơ cho phụ tải ngắn hạn lặp lại.................................... 191
6.5. TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO TRUYỀN ĐỘNG CÓ ĐIỀU CHỈNH TỐC
ĐỘ. ..........................................................................................................................................192
6.6. KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ. ..................................................................194

6.6.1. Kiểm nghiệm phát nóng động cơ bằng phương pháp tổn thất trung bình. ...... 194
6.6.2. Kiểm nghiệm phát nóng động cơ theo đại lượng dịng điện đẳng trị. .......... 195
6.6.3. Phương pháp mô men đẳng trị ....................................................................... 196
6.6.4. Phương pháp công suất đẳng trị ..................................................................... 197

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 198

6


CHƯƠNG 1
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢNVỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG
Cung cấp cho sinh viên những khái niệm cơ bản về hệ thống truyền động điện
trong đó có cấu trúc hệ truyền động điện, đặc tính cơ của động cơ, đặc tính cơ của máy
sản xuất, các trạng thái làm việc của hệ thống truyền động điện...
1.1. CẤU TRÚC CHUNG VÀ PHÂN LOẠI
1.1.1. Cấu trúc

a. Khái niệm về hệ thống truyền động điện:
Hệ thống truyền động điện là tập hợp các thiết bị như: Thiết bị điện, thiết bị từ,
thiết bị điện tử phục vụ cho việc biến đổi năng lượng điện - cơ cũng như gia cơng truyền
tín hiệu thơng tin để điều khiển q trình biến đổi năng lượng đó.
b. Cấu trúc chung của một hệ thống truyền động điện
Lưới

BBĐ

Đ

TBL

M

ĐK

Lệnh đặt

Hình 1.1. Cấu trúc chung của một hệ thống truyền động điện
Tuy nhiên trong thực tế không phải hệ thống truyền động điện nào cũng có đầy đủ
cấu trúc như hình 1.1
- Trong hệ thống truyền động điện gồm có 2 phần điện và phần cơ khí.
*. Phần điện:
+ BBĐ: Là bộ biến đổi biến điện năng từ lưới cơng nghiệp có tần số và điện áp cố
định thành dạng (điện) cần thiết với những thông số yêu cầu để cấp cho động cơ. Thường
là bộ biến đổi máy điện (Máy phát 1 chiều, xoay chiều), bộ biến đổi điện từ (Khuếch đại
từ, cuộn kháng bão hoà), bộ biến đổi điện tử (chỉnh lưu thyristor, biến tần tranzitor).
+ Đ: Là động cơ điện là phần tử trung tâm khơng thể thiếu của truyền động điện
nó có thể là:

7


Động cơ điện một chiều: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập, động cơ điện
một chiều kích từ song song, động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, động cơ điện một
chiều kích từ hỗn hợp.
Động cơ điện xoay chiều: Động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ.
Ngồi ra cịn có thể sử dụng một số loại động cơ đặc biệt khác.
+ ĐK: Là bộ điều khiển. Gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và
cơng nghệ, ngồi ra cịn có các thiết bị điều khiển đóng, cắt phục vụ cơng nghệ và cho
người vận hành. Một số hệ điều khiển tự động có mảnh ghép nối với các thiết bị tự động
khác trong dây truyền sản xuất.
* Phần cơ khí
+ TBL: Khâu truyền và biến lực có nhiệm vụ là truyền năng lượng được cấp cho
bộ phận làm việc của máy.
+ M: Máy sản xuất.
* Nguyên lý chung:
Điện năng của lưới điện cơng nghiệp có tần số và áp cố định được bộ biến đổi biến
thành dạng điện cần thiết với các thông số yêu cầu để cấp cho động cơ, động cơ biến điện
năng thành cơ năng rồi qua khâu truyền lực TBL năng lượng được cấp cho bộ phận làm
việc của máy sản xuất, để điều khiển máy theo yêu cầu công nghệ người ta sử dụng bộ
điều khiển.
1.1.2. Phân loại
Truyền động điện có rất nhiều loại, ta có thể phân loại chúng bằng nhiều cách
khác nhau:
a. Phân loại theo loại động cơ sử dụng trong hệ
- Truyền động một chiều: sử dụng động cơ một chiều
- Truyền động xoay chiều: có 2 loại
+ Truyền động đồng bộ: sử dụng động cơ đồng bộ
+ Truyền động không đồng bộ: sử dụng động cơ không đồng bộ

- Truyền động bước: sử dụng động cơ bước
- Truyền động đặc biệt: sử dụng các loại động cơ đặc biệt khác.
b. Phân loại dựa vào mức độ tự động hố:
- Truyền động khơng điều chỉnh: Động cơ chỉ làm việc ở một cấp tốc độ đặt
- Truyền động điều chỉnh: Động cơ làm việc ở nhiều cấp tốc độ khác nhau
- Truyền động bán tự động ứng dụng nguyên tắc điều khiển vòng hở
- Truyền động tự động: ứng dụng các phương pháp điều khiển vịng kín
c. Phân loại theo chiều quay của động cơ
- Hệ truyền động đảo chiều: Khi động cơ làm việc ở cả hai chiều quay
8


- Hệ truyền động không đảo chiều: Khi động cơ chỉ quay được một chiều
1.2. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN
1.2.1. Khái niệm
- Đặc tính cơ của động cơ điện: là quan hệ giữa tốc độ quay trên trục động cơ và
mô men trên trục động cơ
 = f(M)

Hay M = ()

n = f(M)

M =  (n)

- Đặc tính cơ điện của động cơ: là quan hệ giữa tốc độ quay trên trục động cơ với
dòng điện trong mạch động lực ( dòng điện này tỷ lệ với phụ tải, khi tải thay đổi thì dịng
cũng thay đổi). Nó cho phép ta biết được các giá trị dịng điện trong q trình làm việc
của hệ thống từ đó tính tốn được các thiết bị đo lường, bảo vệ.
1.2.2. Phân loại

- Đặc tính cơ tĩnh: Là biểu thị mối quan hệ  = f(M) ở những điểm làm việc xác
d
 0 ) của hệ thống truyền động điện.
lập (
dt

Mục đích:
+ Dùng đánh giá chất lượng tĩnh hệ thống
+ Xác định điều kiện đầu (bờ) của quá trình q độ.
- Đặc tính cơ động:  = f(M) ở những trạng thái không xác lập của hệ thống
truyền động điện.
Mục đích: Đánh giá chất lượng động của hệ thống.
- Đặc tính cơ tự nhiên:  = f(M) với điều kiện:
+ Điện áp lưới, tần số định mức.
+ Sơ đồ đấu dây bình thường.
+ Khơng thêm vào hoặc bớt đi điện trở và điện kháng.
+ Điểm làm việc định mức Mđm, đm
- Đặc tính cơ nhân tạo:  = f(M) vẽ được khi thay đổi các thông số của nguồn, các
thông số của động cơ, thay đổi cách đấu dây hoặc dùng thêm các phần tử phụ.
1.2.3. Độ cứng đặc tính cơ
Để đánh giá và so sánh các đặc tính cơ, người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc
tính cơ . Nó cho ta biết mức độ thay đổi của tốc độ khi mômen thay đổi.
a. Định nghĩa
Độ cứng đặc tính cơ biểu thị mức độ thay đổi tốc độ trong phạm vi phụ tải
thay đổi cho phép.
9


dM
độ cứng đặc tính cơ của động cơ.

d
dMc
c 
độ cứng đặc tính cơ của máy sản xuất.
dc



Vậy khi phụ tải thay đổi trong phạm vi cho phép nếu tốc độ  thay đổi ít thì người
ta nói rằng đặc tính cơ đó có độ cứng lớn. Ngược lại thì người ta gọi đặc tính cơ đó mềm.
Hệ thống truyền động điện trong phạm vi làm việc mong muốn đường đặc tính cơ
 lớn (cứng).
b. Cách xác định
Để xác định độ cứng đặc tính cơ có 2 cách:
Cách 1: Bằng đồ thị



A
0

M

Hình 1.2.Xác định độ cứng
của đặc tính cơ bằng đồ thị
Cách 2: Giải tích khi có phương trình đặc tính cơ.
Ta đi vào phương pháp cụ thể là xác định độ cứng đặc tính cơ bằng đồ thị:
Tại điểm A bất kỳ kẻ tiếp tuyến với điểm đó, tiếp tuyến kéo dài cắt trục tung(trục
tốc độ) tạo thành góc  với quy ước chiều dương ngược chiều kim đồng hồ.
Vậy


 = tg



c.Ví dụ cụ thể

a

(1)

o

(2)

(3)

0

b
(4)

M

Hình 1.3. Đặc tính cơ của một số động cơ
10


+ Đường đặc tính cơ của động cơ đồng bộ là đường thẳng nằm ngang (1 ):
 = tg =  đặc tính cơ là cứng tuyệt đối

(2) là đường đặc tính cơ của động cơ
điện một chiều kích từ độc lập ta thấy  không đổi và 2 >


2

 tg2 < 0

(3) là đường đặc tính của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp. đặc tính cơ dạng

đường cong  3 >  tg3 < 0   = var
2

Đối với động cơ không đồng bộ đặc tính cơ có dạng như hình 1.3 (4) ta thấy 
biến đổi cả về dấu và trị số. Theo dấu của  người ta chia ra thành hai đoạn cơ bản: đoạn
ab có  âm gọi là đoạn làm việc, và đoạn bc có  dương gọi là đoạn khơng làm việc.
1.3. ĐẶC TÍNH CƠ MÁY SẢN XUẤT
Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng nhưng phần lớn chúng đều có thể biểu
diễn bằng biểu thức tổng quát sau:

(1.1)
MC  MC0  (MCdm  MC0 )( c ) x
cdm
Trong đó:
MC: Momen cản trên trục của máy sản xuất ứng với tốc độ C.
MC0: Mômen cản của máy sản xuất khi không quay (C = 0)
MCđm: Mômen cản định mức là mômen trên trục của máy sản xuất ứng với tốc độ
góc định mức
x: Những số tự nhiên đặc trưng cho từng dạng đặc tính cơ của máy sản xuất
x = { 0, 1, -1, +2}


(1)

(2)
(3)

đm
(4)
0

MC0 Mđm

M

Hình 1.4. Đặc tính cơ của một số
loại máy sản xuất
(1) ứng với: x = 0; Mc = const  Mc = Mcđm  c = 0.
+ Các cơ cấu nâng hạ hàng (tời,cần trục, cần trục)
11


+ Truyền động ăn dao của máy cắt gọt kim loại.
(2) Ứng với: x = 1 Mô men tỷ lệ bậc nhất với tốc độ c = const > 0. Trog thực tế
rất ít gặp
+Là mơ men cản trên trục của máy
phát điện một chiều kích từ độc lập khi làm việc với phụ tải thuần trở.
+Mômen cản do ma sát trượt sinh ra.
(3) Ứng với: x = 2, MC tỷ lệ bậc hai với tốc độ, C biến đổi và dương, mơmen phụ
tải của quạt gió của máy bơm ly tâm.
(4) ứng với x = -1, MC tỷ lệ nghịch với tốc độ, C biến đổi và âm

+Mômen của truyền động chính của máy tiện, phay, khoan
+Mơmen cản do ma sát nhớt sinh ra
1.4. TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Trong hệ thống truyền động điện bao giờ cũng có q trình biến đổi năng lượng
điện - cơ. Chính q trình biến đổi năng lượng này quyết định trạng thái
làm việc của truyền động điện. Ta định nghĩa dịng cơng suất điện có giá trị dương nếu
như có chiều truyền từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành
công suất cơ Pcơ=M. cấp cho máy sản xuất.
Cơng suất cơ này có giá trị dương nếu như mô men động cơ sinh ra có chiều cùng
chiều với tốc độ quay.
Ngược lại cơng suất có giá trị âm nếu nó có chiều từ động cơ về nguồn, cơng suất
cơ có giá trị âm khi nó truyền từ máy sản xuất về động cơ và mô men sinh ra ngược chiều
với tốc độ quay.
Mômen của máy sản suất được gọi là mômen phụ tải
hay môme cản. Nó được định nghĩa dấu (-) và dấu (+) ngược lại với dấu mơmen của
động cơ.
Phương trình cân bằng công suất của hệ truyền động là
PĐ= PC + P

(1.2)

Trong đó:
PĐ: Cơng suất điện
PC: Cơng suất cơ
P: Tổn thất cơng suất
Tuỳ thuộc vào biến đổi năng lượng trong hệ mà ta có trạng thái làm việc của động
cơ gồm: Trạng thái động cơ và trạng thái hãm.
- Trạng thái động cơ bao gồm chế độ có tải và khơng tải
- Trạng thái hãm bao gồm trạng thái hãm không tải, hãm tái sinh, hãm ngược, và
hãm động năng

12


+ Hãm tái sinh: PĐ < 0; PC <0 Cơ năng biến thành điện năng trả về lưới
+ Hãm ngược: PĐ = 0; PC < 0; Năng lượng biến thành công suất tổn thất P
Bảng 1.1. Trạng thái động cơ và trạng thái hãm
Pcơ

P

Trạng thái làm việc

0

=0

= PĐ

Động cơ không tải

0

0

= PĐ-PC

Có tải

PC


=0

<0

= PC

Hãm khơng tải

PC

<0

<0

= PC -PĐ

Hãm tái sinh

0

<0

= PC+ PĐ Hãm ngược

=0

<0

=Pcơ


Biểu đồ công Pđiện
suất

STT
1

PĐ

1
P

2

PĐ

2

PC
P

3
3
P

4

PĐ

4
P


5

PĐ

5

PC
P

6
6

PC
P

Hãm động năng

1.4.1. Khái niệm về trạng thái làm việc xác lập.
- Từ phương trình: MĐ - MC = J

dω
dt

Thì hệ thống sẽ làm việc xác lập khi MĐ - MC = 0 

d
 0   = xl = const.
dt


Q trình này có thể bị phá vỡ do nhiều nguyên nhân Ulưới, các thông số của hệ
thống truyền động điện biến thiên, khi gia công kim loại gặp một chất liệu cứng hơn.
13


- Theo quy ước về dấu của các mômen trong phương trình chuyển động thì ở
mơmen động cơ cùng chiều với tốc độ cịn mơmen cản ngược chiều với tốc độ vì vậy ta
có thể biểu diễn trên cùng một hệ trục tọa độ.
- Nếu M = f() ; MC = f(C)  thì 2 phương trình sẽ cắt nhau tại 1 điểm xác lập.
Mc = f() ; M = f() tựa xác lập.
1.4.2. Trạng thái động cơ và trạng thái máy phát.
a. Trạng thái động cơ:
Trạng thái mômen của động cơ cùng chiều với tốc độ nghĩa là M. > 0. Ở
trạng thái này điện năng từ lưới qua động cơ sẽ biến thành cơ năng đưa ra trục động cơ.
Vậy M > 0 ;  > 0  M. > 0
M < 0 ;  < 0  M. > 0
Nếu biểu diễn trên hệ tọa độ [M, ] thì chế độ động cơ được biểu diễn ở góc phần
tư thứ nhất và thứ 4.

(2) Trạng thái máy phát

(1) Trạng thái động cơ

M.  < 0
M<0;>0

M.  > 0
M>0;>0

0

(3) Trạng thái động cơ
M.  > 0
M<0;<0

M
(4) Trạng thái máy phát
M.  < 0
M>0;<0

Hình 1.5. Các trạng thái làm việc của động cơ trên các góc phần tư
b. Trạng thái máy phát
Trạng thái máy phát của động cơ là trạng thái mà mômen quay của động cơ ngược
chiều với tốc độ nghĩa là M.  < 0.
Ở trạng thái này động cơ sẽ làm việc như một máy phát, mơmen hãm sinh ra do
q trình biến đổi năng lượng từ cơ ra điện và đóng vai trị là mơmen hãm Mhãm. Biểu
diễn trên đồ thị ở góc phần tư thứ II và thứ V.
1.5. QUY ĐỔI MOMEN CẢN, LỰC CẢN , MOMEN QUÁN TÍNH, LỰC QUÁN
TÍNH
14


* Cấu trúc của hệ thống truyền động điện
Jđ , đ, Mđ

t, 
Jqt , Mqt

(2)

(1)


Mt , t , Jt
(3)

(4)
v, F

G
Hình 1.6.a. Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ hàng
Trong đó:
1. Động cơ điện
2. Khớp nối.
3. Hộp biến tốc: vào = đ; ra = t
4. Tang trống.
5. Tải.
Vậy:
- Phần cơ khí của hệ thống là từ trục động cơ và các bộ phận của máy sản xuất
(2,3,4,5)
- Quá trình truyền năng lượng cơ từ trục động cơ đến bộ phận cuối cùng của máy
sản xuất sinh ra tổn hao năng lượng: 
- Các bộ phận cơ khí của hệ thống truyền động điện ta coi là phần tử cứng tuyệt
đối (ta chỉ nghiên cứu trường hợp này). Do vậy q trình truyền lực từ bộ phận cơ khí
này sang bộ phận cơ khí khác khơng bị biến dạng.
- Thay thế tồn bộ các khâu cơ khí bằng mẫu cơ học đơn khối như:
+ MCqđ: Mômen cản qui đổi về trục động cơ.
+ Jqđ: Mơmen qn tính qui đổi về trục động cơ.
+ Mđ, đ: Mơmen qn tính và tốc độ quay

.


Mđ

đ

của động cơ

MCqđ

Hình 1.6.b. Mơ hình đã quy đổi

15


* Mục đích của việc tính quy đổi:
Trong sơ đồ động học trên ta thấy: động cơ, các bánh răng, tang quay có chuyển
động quay với các tốc độ khác nhau, có mơmen qn tính J khác nhau, có mơmen quay
khác nhau.
Các mômen và các lực tác dụng vào hệ thống cơ những điểm đặt khác nhau.
Vì vậy muốn tính chọn được cơng suất của động cơ: viết phương trình cân bằng
lực hay cân bằng mơmen của tồn hệ: khảo sát sự chuyển động, các trạng thái làm việc
của hệ trên các phần cơ khí của động cơ thì ta phải tính quy đổi tất cả các đại lượng cơ
học như mơmen, lực, mơmen qn tính J, khối qn tính m của các phần tử cơ khí khác
về trục động cơ.
1.5.1. Qui đổi mômen cản MC, lực cản FC về trục động cơ
Ngun tắc của tính tốn qui đổi là đảm bảo năng lượng của hệ trước và sau khi
qui đổi không thay đổi hay công suất không đổi.
a. Quy đổi mô men cản MC về trục động cơ
Giả thiết tang quay có mơmen là Mt, tốc độ góc t, hộp tốc độ có hiệu suất , tỉ số
truyền i, động cơ có tốc độ góc đ
Pt =t.Mt; PC = MC.đ.

Theo định luật bảo toàn năng lượng:

M t t  MCd  MC 
Với

M t .t M t

d .
i.

(1.3)

d
 i là tỉ số truyền.
t

MC 

Mt
.i

(1.4)

với MC: là mômen cản tĩnh của tang quay đã qui đổi về trục động cơ.
b. Qui đổi lực cản FC về trục động cơ
Giả thiết trọng tải G dinh ra lực FC và vận tốc chuyển động tịnh tiến là v. Tính qui
đổi FC về trục động cơ.
Điều kiện là giữ công suất của tải trọng không thay đổi:
Từ: Pt = FC.vt và PC = MC đ. 
Với


MC 

FC .v t FC .

d .


vt
  là bán kính qui đổi
d

Vậy Mơmen cản do tải trọng sinh ra qui đổi về trục động cơ là:

16


Fc



MC 

(1.5)

1.5.2. Tính qui đổi tất cả mơmen qn tính về trục động cơ.
Giả sử: Động cơ có mơmen qn tính Jđ, hộp biến tốc có K bánh răng mỗi bánh
răng của nó có mơmen qn tính J1, J2, J3.... Jk và mỗi bánh răng quay với tốc độ 1, 2,
3.....k
Tang quay có mơmen qn tính Jt, tốc độ góc t, tải trọng có khối qn tính m,

tốc độ chuyển động v.
Từ

W
 J qd

1
J t .2t
2

và Wqd 

1
J qd .d2
2

2t J t
 Jt . 2  2
d i

(1.6)

1.6. PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
1.6.1. Đặt vấn đề
Khi nghiên cứu hệ thống truyền động điện người ta thường quan tâm đến các
thông số sau:
+Mômen (lực) gây chuyển động Mđ(M); Fđ(F)
+ Mômen (lực) cản lại chuyển động MC(FC)
+ Tốc độ chuyển động v
+ Thời gian chuyển động t

Bốn thông số này liên quan với nhau trong phương trình chuyển động của hệ
thống truyền động điện, đó là những phương trình cân bằng lực hoặc cân bằng mơmen
của tồn hệ.
1.6.2. Phương trình chuyển động tịnh tiến
Giả thiết một vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc v trong thời gian t nó

mv 2
sẽ có động năng: A 
2
Và sinh ra một công suất động trong hệ thống

dA
dv v 2 dm
Pdg 
 m.v. 
dt
dt 2 dt

(1-7)

Khi xem xét chuyển động này trong hệ thống truyền động điện và gọi Pđ là công
suất do động cơ điện sinh ra, PC là công suất cản của máy sản xuất
 Pdg  Pd  PC
(1-8)

dv v 2 dm

Cân bằng (1-7) và (1-8)  Pd  PC  m.v.
dt 2 dt
17



Trong thực tế đa số các hệ thống truyền động điện đều có khối lượng m = const

 Pd  PC  m.v.

dv
dt

(1-9)

(1-9) Là phương trình chuyển động cơ bản của hệ thống truyền động điện chuyển
động tịnh tiến
1.6.3. Phương trình chuyển động quay
Giả thiết một vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc , vật này có mơmen

2
qn tính J, khi đó động năng tích luỹ của vật quay là W  J
2
Công suất động sinh ra

dW
d 2 dJ
Pdg 
 J

dt
dt
2 dt
d  2 dJ

Pdg  Pd  PC  J 

dt

2 dt

(1.10)

Pđ: Công suất gây chuyển động của động cơ.
Pc: Công suất động đặc trưng cho sự thay đổi động năng của hệ.
Do đó chuyển động quay có mơ men qn tính J = const
 Pd  PC  J

d
dt

(1-11)

Biểu thức (1-11) là phương trình chuyển động cơ bản của hệ thống truyền động
điện chuyển động quay.
Khi sử dụng ta thường chuyển (chia cả hai vế cho , v)

dv
dt
d
(1  11)  M d  M C  J
dt
(1  9)  Fd  FC  m

FC: Lực cản của cơ cấu chuyển động tịnh tiến

Fđ: Lực động cơ
MC: Mô men của cơ cấu chuyển đông quay
Mđ: Mô men động cơ
Nhận xét:
-Dấu của Mđ được xác định: Chọn chiều quay của động cơ và gọi đó là chiều quay
thuận của động cơ. Nếu MĐ cùng chiều với chiều quay thuận thì phương trình trước nó có
dấu dương, ngược lại thì có dấu âm.
18


-Dấu của MC được xác định: Nếu ngược chiều với chiều quay thuận thì lấy dấu
dương, ngược lại nếu cùng chiều với chiều quay thuận thì lấy dấu âm.
-Căn cứ vào phương trình chuyển động cơ bản ta đánh giá trạng thái
làm việc của hệ thống
1.7. ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH TĨNH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Ổn định của hệ thống truyền động điện rất quan trọng nó ứng với điểm làm việc
xác lập của hệ thống (Mđ = Mc) trong quá trình làm việc do nhiều nguyên nhân chủ quan
và khách quan điểm làm việc xác lập bị phá vỡ. Nếu hệ thống truyền động điện sau một
thời gian tự đưa về được điểm ổn định ta nói hệ thống đó làm việc ổn định. Nếu khơng
quay trở về được ta nói hệ thống làm việc không ổn định và người ta chia ra quá trình
mất ổn định làm 2 loại:
+ Loại thứ nhất có mức độ diễn biến nhanh nên bắt buộc phải xét đến quán tính
điện từ và cơ học của hệ. Độ ổn định tương ứng với loại này gọi là ổn định động.
+ Loại thứ 2: Có mức độ diễn biến chậm đên mức có thể bỏ qua quán tính điện từ
và cơ học, nghĩa là chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu và trạng thái cuối của quá trình.
Độ ổn định tương ứng với loại này gọi là độ ổn định tĩnh của hệ thống truyền động điện.
- Tiêu chuẩn ổn định tĩnh phát biểu:


o

xlB
xlA

B

c=f(Mc)

A
=f(M)

Mđ

Mc

M

Hình 1.7. Điểm làm việc ổn định
Điều kiện cần và đủ để một trạng thái xác lập của hệ thống truyền động điện ổn
định là gia số tốc độ, đặc trưng cho hiện tượng mất cân bằng và mômen động xuất hiện
khi đó phải ngược dấu nhau:
M dg
0

Ta thấy:

 > 0  Mđg < 0

Mà

 < 0  Mđg > 0

d
Mđ - Mc = J
dt

19


Giả sử hệ thống truyền động điện:
Tăng tốc  =2 - 1 > 0 (2 > 1)  Mđg < 0: Hệ thống truyền động điện ổn định.
Giảm tốc  =2 - 1 < 0 (2 < 1)  Mđg > 0
+ Để xét ổn định tĩnh của hệ thống truyền động điện ta có thể dựa vào đặc tính cơ
của động cơ và đặc tính cơ của phụ tải.
Trên hình vẽ, A là điểm làm việc xác lập với xlA; tại B có xlB
 = B - A đủ nhỏ
 có thể coi đặc tính cơ của động cơ và của phụ tải là thẳng nghĩa là thay các đặc
tính cơ bằng các tiếp tuyến của chúng tại điểm xác lập. Các tiếp tuyến này tạo với trục 
theo chiều dương các góc .
Với giả thiết trên ta có : Mđ = .; Mc = .; Mđg = ( - c).


M đg


   c  0    c

(1.12)

Vậy để hệ thống làm việc ổn định thì độ cứng của động cơ phải nhỏ hơn độ cứng
của máy sản xuất.






c= f(Mc)

c= f(Mc)
3
1

= f(Mđ)

= f(Mđ)
2

0

Mc

4

M

0

c= f(Mc)
c

M


Hình 1.8. Đặc tính cơ của một số loại máy sản xuất
Ta thấy :
Tại 1 :

c = tg00 = 0

  < c  là điểm làm việc ổn định

 = tg < 0
Tại 2 :

c = tg00 = 0
 = tg > 0

  > c  là điểm làm việc không ổn định

Tại 3 :

c = tgc > 0

  < c  là điểm làm việc ổn định

 = tg < 0
Tại 4 :

c = tgc > 0

  < c  là điểm làm việc ổn định

 = tg > 0

20


1.8. ĐỘNG HỌC CỦA KHỚP NỐI MỀM
Thực tế có một số truyền động dung khớp nối mềm trong trường hợp này khơng
thể dung phương trình động học (1-11) và phương trình quy đổi về trục động cơ để mơ tả
động lực học như thường lệ.
Xét cơ cấu truyền động mô tả như hình vẽ:
1

2

M1,J

M3,J3
1

2

Hình 1.9. Mơ tả ngun lý động học truyền động có khớp nối mềm
Phương trình mơ tả động học của hệ gồm các PT
- Cho điểm đối với trục động cơ:
d
M 1  J1

 k1  M 2

(1.13)

d

 k 3 2  M 3
dt

(1.14)

dt

+Cho điểm đối với tải:
M 2  J3

Và M2 = C(1 -2 ) +K2 (1- 2)
Trong đó:

k1, k2, k3 là hệ số tắt doa động
1, 2: là hệ số góc xoắn
C: là hệ số đàn hồi

1.9. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự
động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Điều chỉnh tốc độ truyền
động điện là dùng các phương pháp thuần tuý điện tác động lên bản thân hệ thống truyền
động điện (nguồn và động cơ điện) để thay đổi tốc độ quay của trục động cơ điện.
Tốc độ làm việc của truyền động điện do công nghệ yêu cầu và được gọi là tốc độ
đặt hay tốc độ mong muốn. Trong quá trình làm việc, tốc độ động cơ thường bị thay đổi
do biến thiên của tải, của nguồn và do đó gây ra sai lệch tốc độ thực so với tốc độ đặt.
Trong các hệ truyền động điện tự động thường dùng các phương pháp khác nhau để ổn
định tốc độ động cơ. Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường
căn cứ vào một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản, các chỉ tiêu này cũng được tính đến
khi thiết kế hoặc chỉnh định các hệ thống truyền động điện.
1.9.1. Sai số tốc độ

Sai số tốc độ là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt. Nó là giá
trị tương đối của độ sụt tốc độ ứng với tải định mức so với tốc độ đặt khi không tải lý
tưởng và thường được tính theo phần trăm:
21


s% =
Trong đó:

ωo - ω
100%  * %
ωo

(1.15)

- o : Tốc độ không tải lý tưởng đối với giá trị đặt
- : Tốc độ làm ứng với tải định mức

Nếu tốc độ không tải lý tưởng của hệ không xác định thì sai số tĩnh được tính như
sau:

s% 
Trong đó:

ω1 - ω2
.100%
ω1

(1.16)


- 1: Tốc độ không tải nhỏ nhất Mmin
- 2: Tốc độ khi tải M = Mmin + Mđm

Nếu đặc tính cơ là đường thẳng thì từ quan hệ  = Mc/ ta có:
M
(1.17)
s% = c 100%
ω0
Như vậy sai số tốc độ phụ thuộc vào:
+ Độ cứng của đặc tính cơ 
+ Tốc độ đặt khi khơng tải lý tưởng ođ
+ Tải trên trục động cơ Mc
Sai số càng nhỏ thì độ chính xác càng cao, hệ càng tốt.
Thực tế có nhiều máy khơng u cầu độ chính xác cao, như các máy vận chuyển.
Nhưng đa số máy lại có yêu cầu chặt chẽ về s% như trục quấn của máy làm giấy, máy
dệt, máy doa, máy mài...Thường yêu cầu sai số tốc độ trong toàn dải biến đổi của tải
(02Mđm) độ vài phần trăm. Truyền động ăn dao của máy cắt kim loại thường yêu cầu s%
= 10%, cịn truyền động chính = 5%.
1.9.2. Độ trơn của điều chỉnh tốc độ
Độ trơn của điều chỉnh tốc độ được định nghĩa:  
Trong đó:

i 1
i

(1.18)

i là giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp i.
i+1 là giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp kế tiếp (i + 1)


Từ chỉ tiêu độ trơn của điều chỉnh tốc độ ta có thể phân loại:

* Hệ điều chỉnh vô cấp nếu  = i 1  1 , tức là hệ truyền động điện có thể làm
i
việc ổn định ở mọi giá trị trong suốt dải điều chỉnh.
* Hệ điều chỉnh có cấp, khi nó chỉ có thể làm việc ổn định ở một số giá trị của tốc

độ trong dải điều chỉnh hay tỉ số i 1 không tiến tới 1.
i
1.9.3. Dải điều chỉnh tốc độ
22


Dải điều chỉnh tốc độ hay phạm vi điều chỉnh là tỷ số giữa giá trị lớn nhất và giá
trị nhỏ nhất của tốc độ làm việc ứng với momen tải đã cho:

(1.19)
D = max
min
Giá trị tốc độ cực đại max bị hạn chế bởi độ bền cơ học của động cơ và với động
cơ một chiều nó cịn bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của vành góp. Tốc độ nhỏ
nhất min bị chặn dưới bởi yêu cầu về momen khởi động, về khả năng quá tải và về sai số
tốc độ làm việc cho phép. Để minh hoạ, ta xét ví dụ trên H.1.10.

1

01

max


02
min

2
Mn.m2

M

MC
Hình 1.10: Ví dụ về xác định vùng điều chỉnh
Giả thiết các đặc tính cơ là tuyến tính, có độ cứng khơng đổi 1 và 2, momen tải
không đổi Mc, sai số tốc độ tương ứng sẽ là:
Mc
Mc
s1% =
100% ;
s2 % =
100%
01.1
02 .2
Nếu gọi bội số momen khởi động là Knm2 = Mnm2/Mc thì:
1
s2 % 
.100% 100%
K nm2
và theo định nghĩa ta có:

s2 %  (1  min ).100% )
02
suy ra min  (1  s2 )


Mc .K nm2
2

(1.20)

Từ biểu thức (1.20) ta có thể thấy được sự liên quan giữa dải điều chỉnh và độ
cứng đặc tính cơ. Vì rằng dải điều chỉnh và độ chính xác đã được xác định bởi yêu cầu
công nghệ, nên việc xác định giá trị tối thiểu của độ cứng đặc tính cơ là một phần trong
bài toán thiết kế hệ thống truyền động điện tự động.
1.9.4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải

23


Với các động cơ điện một chiều và xoay chiều thì chế độ làm việc tối ưu thường là
chế độ định mức của động cơ. Để sử dụng tốt động cơ khi điều chỉnh tốc độ cần lưu ý
đến các chỉ tiêu như: dịng điện động cơ khơng vượt q dòng điện định mức, đảm bảo
khả năng quá tải về momen (trong khoảng thời gian ngắn), đảm bảo yêu cầu về ổn định
tĩnh khi có nhiễu… trong tồn dải điều chỉnh. Vì vậy, khi thiết kế hệ truyền động điện có
điều chỉnh tốc độ, người ta thường chọn hệ truyền động điện cũng như phương pháp điều
chỉnh, sao cho đặc tính điều chỉnh của hệ bám sát yêu cầu đặc tính của tải. Nếu đảm bảo
được điều kiện này, thì tổn thất trong quá trình điều chỉnh sẽ nhỏ nhất.
1.9.5. Chỉ tiêu kinh tế
Chỉ tiêu kinh tế có ý nghĩa quan trọng, nhiều khi là chỉ tiêu quyết định cho việc
chọn các phương án điều chỉnh. Chỉ tiêu kinh tế thể hiện ở vốn đầu tư, chi phí vận hành
hệ thống và ở hiệu quả do áp dụng phương pháp điều chỉnh đem lại. Trong chi phí vận
hành thì tổn thất năng lượng khi biến đổi và khi điều chỉnh đóng vai trị quan trọng, ngồi
ra, hệ số cơng suất cos của hệ thống cũng góp phần ảnh hưởng khơng nhỏ đến chi phí
vận hành.

1.9.6. Các chỉ tiêu khác
Ngồi các chỉ tiêu chung trên, trong từng trường hợp cụ thể còn dùng các chỉ tiêu
khác nữa để đánh giá hệ truyền động điện, ví dụ: độ trơn điều chỉnh, khả năng tự động
hoá hệ thống… Việc đánh giá chung hệ truyền động điện là bài toán tối ưu đa mục tiêu,
tuỳ từng trường hợp cụ thể có thể chọn ra các chỉ tiêu ưu tiên để quyết định chọn lựa các
phương án điều chỉnh.
1.9.7. Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh
Để tính tốn hoặc điều chỉnh dự đốn tổn thất ở trạng thái làm việc ổn định bất kỳ,
chỉ cần xác định được giá trị của các loại tổn thất trong hệ thống ở một chế độ làm việc
xác định (thường chọn chế độ làm việc định mức), sau đó có thể xác định được tổn thất ở
các chế độ khác theo phương pháp tính đổi. Dưới đây mơ tả ngun tắc tính tốn tổn thất
của máy điện quay.
Tổn thất nhiệt trong dây quấn:

Pj  I2

Tổn thất trong mạch từ: - do từ trễ  B2f
- do dịng xốy  B2f2
Có thể dùng cơng thức kinh nghiệm, gần đúng coi tổn thất trong mạch từ như sau:
Fe  B2f1.3
Tổn thất cơ học do chuyển động và quạt gió tỷ lệ với 3, tổn thất do ma sát tỷ lệ
với . Nói chung tổn thất cơ học là hàm số của tốc độ quay: cơ = f()
ở mỗi phần của mạch lực lại có thể chia tổn thất thành hai loại: Tổn thất không đổi
0 và tổn thất biến đổi phụ thuộc vào bình phương dịng điện Cu.
Ví dụ: Tính tổn thất của động cơ tại điểm làm việc A trên đặc tính cơ trên H.1.11:
24