Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
…………………………………………………………………
……………………………………………………………….
-1-

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, do quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước là một vấn
đề hết sức quan trọng trong phát triển công nghiệp, nhất là các ngành công
nghiệp nặng ngày càng đòi hỏi được ưu tiên hàng đầu với những dây truyền sản
xuất hiện đại và khả năng tự động hóa cao. Truyền động điện tự động là một
trong lĩnh vực quan trọng nhằm mục đích nâng cao năng suất cũng như chất
lượng sản phẩm.
Căn cứ vào yêu cầu đặt ra cũng như đối với môn học “Cơ sở lý thuyết
Truyền Động Điện tự động” của THÁI DUY THỨC bản thân em thực hiện đề
tài “Thiết kế hệ thống Truyền Động Điện tự động” của THÁI DUY THỨC và
PHAN MINH TẠO với mục đích nâng cao khả năng nhận biết về môn học
cũng như giúp đỡ em trong công việc sau này.
Trong quá trình thực hiện đề tài này em đã nhận được sự giúp đỡ của thầy
Đỗ Chí Thành cũng như việc đóng góp ý kiến của các thành viên trong lớp.
Do thời gian và khả năng còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực
hiện đề tài còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của
thầy Đỗ Chí Thành để đồ án của em được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

-2-

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh


Đồ án môn học

Tên đề tài: PHƯƠNG ÁN 9
Thiết kế hệ thống truyền động điện có sơ đồ nguyên lý sau:

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động.
Thông số ban đầu:
- Khối lượng hàng:

m = 2800 (kg);

-Khối lượng một mét cáp:

m = 1 kg);

-Chiều cao nâng:

H = 70 (m);

-Đường kính tang:

D = 0,5 (m);

-Vận tốc nâng:

v = 1 (m/s);

-Tỉ số truyền của hộp giảm tốc: i = 18,9 ;
-Hiệu suất của bộ truyền:


η = 0,92 ;
-3-

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

Yêu cầu bài toán:
1.Tính mô men cản trên tang , mô men quy đổi về trục động cơ
2. Tính tốc độ tang, tính tốc độ yêu cầu của động cơ
3. Tính chọn công suất yêu cầu truyền động , chọn động cơ.
4. Tính mô men quán tính của hệ quy đổi về trục động cơ (JHGT = 0.3
JĐC)
5. Xây dựng các đường đặc tính tĩnh ( khi khởi động,khi điều chỉnh
tốc độ và hãm)
6. Nghiê n cứu quá trình quá độ khi khởi động : quá trình quá độ cơ quá trình quá độ bằng điện. Bằng phương pháp mô phỏng ( Ứng dụng
phần mềm mô phỏng Matlab & Simulink)
7. Chọn nguồn cấp cho động cơ . (Máy biến áp ; máy phát điện 1
chiều , xoay chiều; hệ chỉnh lưu có điều khiển ….).

-4-

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh


Đồ án môn học

Chương 1
TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
* Cơ sở lý thuyết:
Trong hệ thống Truyền động điện việc chọn công suất của động cơ có một
ý nghĩa hết sức quan trọng, nó quyết định chi phí ban đầu, chi phí vận hành của
hệ thống. Sử dụng động cơ không đúng công suất có thể phá hỏng chế độ làm
việc bình thường của máy công tác, động cơ bị phá hỏng trước thời gian cho
phép. Sử dụng động cơ thừa công suất sẽ làm giảm chỉ tiêu kỹ thuật, giảm hiệu
suất và giảm Cosφ. Do đó việc lụa chọn công suất của động cơ phải dựa vào các
yếu tố chủ yếu sau:
- Yêu cầu về kỹ thuật về điều chỉnh tốc độ.
- Các đặc tính khởi động và hãm.
- Loại động cơ.
- Điều kiện môi trường.
- Loại Động cơ không đồng bộ rô to dây quấn.

-5-

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

BÀI LÀM
Bảng 1.1 : Thông số ban đầu:

TT

12

Đường

Vận tốc

Khối

Khối

Chiều

Hiệu

Tỉ số

kính

nâng

lượng

lượng 1

cao

suất bộ


bộ

tang

v(m/s)

hàng

mét cáp

nâng

truyền

truyền

H(m)
70

η
0,92

i
18,9

D(m)
0,5

mthg(kg) mcáp(kg)
2800

1

1

1.1.1: Tính lực cản:
- Lực cản tĩnh:
F = (mcáp. H + mthg). 9,81 = (1,0.70 + 2800). 9,81 = 28154,7 N
- Mô men cản tĩnh:
M = F = 28154,7.

0,5
= 7038 Nm
2

1.1.2: Tính mô men cản quy đổi về trục động cơ:
- Công suất do MCT tác dụng lên trục động cơ:
P=M.w
- Công suất do mô men cản về trục động cơ:
P’ = M
- Công suất do mô men cản trên trục động cơ:
P = M .w
 Vậy ta có : M = = =

7038
= 404,5 Nm
0,92.18,9

Trong đó: i = 18,9 tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
-6-


Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

η= 0,92 hiệu suất của bộ truyền
1.2: Tính công suất động cơ , tốc độ động cơ:
1.2.1 Tốc độ góc của động cơ:
Ta có : w = w .i= 18,9.4 = 75,6 rad/s
2.1

Trong đó : w = = 0,5 =4 rad/s
1.2.2: Tính công suất động cơ:
- Công suất yêu cầu của động cơ là:
P = M .w = 404,5.75,6 = 30,58 Kw
 Từ những số liệu tính được ở trên ta tra theo bảng “PL- 25 các động cơ
không đồng bộ rotor dây quấn loại cần trục kiểu MT và MTB,
380V,50Hz,tự động 25% trang 240 sách Thiết kế truyền động điện do
TS.Thái Duy Thức và Ths.Phan Minh Tạo chủ biên ta tìm được động cơ có
thông số sau:

-7-

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh


Đồ án môn học

Bảng 1.1: Thông số của động cơ rôto dây quấn
Kiểu
P ,kW
n ,vg/ph

Khối lượng động cơ, Q, kg

MT511-10
30
720
2,8
Định mức
Không tải
I,A
I ,A
r ,Ω
X ,Ω
E,V
I, A
r , Ω
X , Ω
Hệ số biến áp k
Mô men quán tính của rotor,J,kg m
410

0,68
0,06
77

46
0,123
0,245
280
67,5
0,082
0,28
1,28
1,025

1.3 Tính mô men quán tính của hệ quy đổi về trục động cơ
Ta có công thức tổng quát tính mô men quán tính quy đổi là :
1
1
1
v2
J qd = J dc + J1. 2 + J 2 . 2 2 +............. + J n . 2
+m
i1
i1 .i2
i1 ...in 2
ωdc 2
Theo bảng thông số chọn động cơ ta được :
-8-

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh


Đồ án môn học

Mô men quán tính của rôto hay JĐC = 1,025 (kg.m2)
Theo bài ra ta có : JHGT = 0,3.JĐC
Ta có mô men quán tính của hệ quy đổi về trục động cơ là :

J pd = J dc + 0,3.J dc .

1
12
+
2800
.
15,12 2
100,85 2

1
12
= 1,025 + 0,3.1,025.
+ 2800.
15,12 2
100,85 2
= 1,3(kg.m 2 )

Chương 2
XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH
-9-

Lớp: CNKTD 1B



Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

2.1: Tổng quan về các phương pháp khởi động, l ựa chon phương pháp
khởi động:
I. Các đặc tính :
Sơ đồ nguyên lý của đông cơ không đồng bộ: bao gồm động cơ không đồng bộ
ro to dây quấn .

ÐK1s
R2f
ÐK dây quấn
Động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, nhưng việc khống chế nó trong
quá trình khởi động, điều chỉnh tốc độ và quá trình hãm là rất phức tạp. Đặc
biệt là khi động cơ làm việc trong vùng bão hoà từ thì các đặc tính của nó đều là
phi tuyến. Do vậy để đơn giản khi nghiên cứu động cơ không đồng bộ ba pha
cần có các giả thiết sau :
+ Ba pha của động cơ là đối xứng
+ Các thông số của mạch không thay đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt
độ , điện trở mạch rôto không phụ thuộc vào tần số dòng điện trong nó, mạch từ
không bão hào ...
+ Tổng dẫn của mạch vòng từ hoá không thay đổi , dòng điện từ hoá chỉ phụ
thuộc vào điện áp đặt vào stato của động cơ
+ Bỏ qua các tổn thất do ma sát , tổn thất trong lõi thép
+ Điện áp là hoàn toàn hình sin và đối xứng
Với các giả thiết trên ta có sơ đồ thay thế của động cơ KĐB ba pha như sau :
- 10 -


Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

Trong đó:
U1 : Trị số hiệu dụng điện áp pha ở stato
I1 , Iμ , I2 : Trị số dòng điện stato , dòng từ hoá , dòng điện roto qui đổi về stato
r1 , rμ , r2’ : Trị số điện trở stato , điện trở mạch từ hoá , điện trở roto qui đổi về
stato
x1 , xμ , x2’ : Trị số điện kháng stato , điện kháng mạch từ hoá , điện kháng roto
qui đổi về stato
Rf’ : Điện trở phụ thêm vào mỗi pha của roto
s : Độ trượt của động cơ
Từ sơ đồ thay thế ta có trị số hiệu dụng gần đúng của dòng điện stato:






1
1
I1 = U 1 
+

2
2


R2'  2 
 rµ + x µ
 r1 +
 + xnm


s




'
'
'
'
Trong đó R2 = r2 + R f ; x nm = x1 + x2 : điện kháng ngắn mạch .

Từ biểu thức trên ta nhận thấy :
ω = 0 ; s = 1 ta có I1 = I1nm : dòng điện ngắn mạch stato

1

I
=
U
ω = ω0 ; s = 0 1
1
 rµ2 + x µ2




 = Iμ



Nghĩa là ở tốc độ đồng bộ động cơ vẫn tiêu thụ dòng điện từ hoá để tạo ra từ
trường quay . Ta có đặc tính dòng điện stato được trình bày như sau :

Trị số dòng điện roto quy đổi về stato là

I 2' =

- 11 -

U1

R' 
2
 r1 + 2  + x nm
s 

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

'

ω = 0 ; s = 1 ta có I 2 =

U1
2
(r1 + R2' ) + x nm

= I 2' nm

ω = ω0 ; s = 0 I2’ = 0
Đặc tính dòng điện stato được trình bày như sau :
Để tìm phương trình đặc tính cơ ta xuất phát từ điều kiện cân bằng công suất
trong động cơ , công suất điện từ chuyển từ stato sang rôto :
Pdt = M dt .ω0
với Mđt là mô men điện từ của động cơ . Nếu bỏ qua các tổn thất phụ thì ta có
Mđt = Mcơ và ta có Mđt = Mcơ = M .
Công suất đó được chia làm hai thành phần đó là : Công suất cơ trên trục động
cơ Pcơ và công suất tổn hao đồng trong roto là ΔP2
P12 = Pcơ + ΔP2
MΔP2 = Mω + ΔP2
Do đó ta có ΔP2 = M ( ω0 - ω ) = Mω0s
3U 12 R2'
Mặt khác ΔP2 = 3I2’ R2’ nên M =
ω0 s
2

Khi thay thế vào ta có phương trình đặc tính cơ như sau
M =

3U 12 R2'


R2' 2
2 
ω0 s (r1 + ) + xnm

s



Mối quan hệ M = f (ω) là một đường cong có cực trị , dạng của nó được biểu
diễn trên hình vẽ .

Điểm cực trị được gọi là điểm tới hạn có toạ độ [ M th , sth ] , các giá trị đó được
xác định như sau
- 12 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

R2'

sth = ±

2
r12 + xnm

M th = ±


3U12
2
2ω0 (r1 ± r12 + xnm
)

Trong biểu thức trên dấu + ứng với trạng thái động cơ còn dấu - ứng với trạng
thái máy phát
Phương trình đặc tính cơ còn được viết ở dạng sau :
2M th .(1 + asth )
M =
s sth
+
+ 2asth
sth
s
r
a= 1
R' 2
- Đối với những động cơ có công suất lớn thì r 1 rất nhỏ hơn so với xnm nên ta có
thể coi r1 =0 khi đó ta có
M=

2 M th
s sth
+
sth s
sth = ±

Và


R2'
xnm

M th = ±

3U12
2ω0 xnm

- Trong nhiều trường hợp cho phép ta sử dụng những phương trình gần đúng
bằng cách tuyến tính hoá đặc tính cơ trong đoạn làm việc . Ở những vùng có độ
s

trượt s < 0,4 ta xem như s = 0 và khi đó ta có phương trình đặc tính cơ
th
M=

2 M th
s
sth

- Có thể tuyến tính hoá đoạn đặc tính làm việc qua hai điểm làm việc là điểm
không tải và điểm làm việc định mức . Phương trình có dạng gần đúng như sau
M=

2 M dm
s
sdm

- Độ cứng của đặc tính cơ

ĐTC của động cơ biến đổi cả về trị số lẫn dấu , vì vậy khi xét ta chỉ xét cho
từng đoạn đặc tính
- 13 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

β=

dM dM ds
=
dω
ds dω

II. Các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ
1. Ảnh hưởng của thông số diện áp
Khi điện áp thay đổi độ trượt tới hạn của động cơ không thay đổi , còn mô men
tới hạn của động cơ thay đổi tỷ lệ với bình phương của điện áp lưới
sth = ±

R2'
= const
xnm

M th = ±


3U12
= var
2ω0 xnm

Nếu điện áp đặ vào động cơ giảm quá thấp có thể làm cho mô men khởi động
của động cơ giảm thấp và động cơ sẽ không khởi động được
Khi giảm áp ta sẽ thu được một họ đường đặc tính cơ như sau :

2. Ảnh hưởng của thông số điện trở phụ mạch roto
Khi thay đổi điện trở mạch rôto thì độ trượt tới hạn của động cơ thay đổi , còn
mô men tới hạn của động cơ không thay thay đổi
sth = ±

R2'
= var
xnm

3U12
M th = ±
= const
2ω0 xnm

Họ đường đặc tính thu được khi thay đổi như sau

- 14 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh


Đồ án môn học

3. Ảnh hưởng của thông số tần số nguồn điện
Nếu cung cấp cho động cơ bằng một nguồn điện có tần số thay đổi thì tốc độ
động cơ thay đổi và dạng đặc tính cơ cũng thay đổi
sth = ±

R2'
R2'
=
= var
xnm 2π f1 Lnm
2

3U12
3  U1 
M th = ±
=± 2
 ÷ = var
2ω0 xnm
8π Lnm  f1 

Như vậy mô men tới hạn thay đổi theo sự thay đổi của tỷ số U1/f1 . Nếu ta giữ
cho tỷ số này không đổi thì Mth cũng không thay đổi

4. Ảnh hưởng của số đôi cực p
Đối với những động cơ không đồng bộ roto lồng sóc nhiều cấp tốc độ để điều
chỉnh tốc độ người ta thay đổi thông số đôi cực của máy
Khi thay đổi số đôi cực p ta có


- 15 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

ω0 =

2π f1
= var
p

R2'
sth = ±
= const
xnm
M th = ±

3U12
= const
2ω0 xnm

Với những động cơ mà thay đổi số đôi cực bằng cách thay đổi cách đấu các
cuộn dây stato thi Mth có thể bị thay đổi . Họ đường đặc tính cơ thu được khi
thay đổi p = 1; p = 2 và Mth = const


* Tổng quan về các phương pháp khởi động
Đối với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn có nhiều cách khởi động như:
Khởi động bằng điện trở phụ, khởi động bằng máy phát…
Theo yêu cầu đề bài ta chọn phương pháp khởi động động cơ bằng máy phát hệ
MF-ĐC
2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ Máy phát - Động cơ (MF-ĐC)

- 16 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

U∼

Hình 2.1 : Cấu trúc hệ Máy Phát - Động cơ

 Nguyên lý hoạt động của hệ:
Động không đồng bộ roto dây quấn được cung cấp điện trực tiếp từ máy phát 1
chiều kích từ độc lập F, không qua bất kỳ thiết bị trung gian nào. Máy phát F
được truyền động bởi động cơ xoay chiều DX. Động cơ DX còn dùng để truyền
động cho máy phát kích thích FK. Máy phát này phát ra điện áp cung cấp trực
tiếp cho cuộn kích từ KTD của động cơ Đ, cho cuộn kích từ KTF của máy phát
qua cầu tiếp điểm tiến “T” , lùi “L”. Ngoài ra còn dùng để cung cấp điện cho
mạch điều khiển. Máy phát FK thường là máy tự kích điều chỉnh điện áp bằng
điện trở R3.Tốc độ quay của F luôn bằng tốc độ của DX và được coi là không
đổi.

- 17 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

• Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Dễ điều khiển, điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay.
+ Khả năng chịu quá tải lớn.
- Nhược điểm:
+ Kết cấu cồng kềnh, làm việc tồn tổn hao công suất lớn do có nhiều thiết
bị trung gian.
+ Quy trình sửa chữa bảo dưỡng phức tạp, thích hợp cho động cơ có công
suất lớn và tải thay đổi phức tạp.
2.3: Xây dựng các đặc tính tĩnh khi khởi động
2.3.1: Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên
Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ la quan hệ giũa tốc độ quay của rotor va
momen trên trục động cơ.
Ta có phương trình đặc trưng cơ dạng rút gọn:
M=
Theo chương 1 ta chọn động cơ có P = 30 kw nên động cơ này là động cơ có
công suất trung bình, vì vậy a=0
=>M=
- Mô men định mức của động cơ:
M=


=

P
30.103
30.103
=
=
= 396,82( N .m)
ωdm 0,105.ndm 0,105.720

- Mô men tới hạn:
M = λ . M = 2,8. 396,82 = 1111,096 Nm
- Mô men đỉnh:
M = 0,8 . M = 0,8 . 1111,096 = 888,87 Nm
- Mô men đảo mạch:
M = 1,1.M qd = 1,1. 304,66 = 335,13 Nm
- Độ trượt định múc:
- 18 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

S= =
Với : w = =

Đồ án môn học

104,66 − 100,85

= 0,038
100,85

2.3,14.50
= 104,66(rad / s )
3

Mà M = 1111,096 (Nm)
S = S. (λ + ) = 0,038.(2,8+ 2,82 − 1 ) = 0,21
Suy ra phương trình đặc tính cơ tự nhiên là :
2.1111,96
M= s + 0,21
0,21
s

Xây dựng đặc tính cơ tự nhiên bằng Simulink ta có sơ đồ :

Hình 2.2: Sơ đồ mô phỏng đặc tính cơ tự nhiên trên Matlab
Sau khi chạy sơ đồ trên ta được đặc tính cơ tự nhiên như sau:

- 19 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

Hình 2.3: Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ

2.3.2: Xây dựng đặc tính cơ khi khởi động
Để xây dựng đặc tính cơ khi khởi động ta làm theo các bước sau:
a,Bước 1:
Từ các thông số định mức ( P , U ,I ,n …) và các thông số của tải (I ,
M , P …) , số cấp khởi động m = 3 ta vẽ đặc tính cơ tự nhiên. Sau đó chọn
các giá trị Mô men đỉnh M và Mô men đảo mạch M :
M ≤ 0,85.M
M ≥ (1,1- 1,3). M
b,Bước 2:
Dựng các đường zíc zắc 1,2,3,4,5,6,7,8 công việc này kết thúc khi số đoạn
thẳng nằm ngang bằng với số cấp khởi động m. Đường thẳng nằm ngang cuối
cùng trùng với đường đặc tính tự nhiên tại M . Nếu đoạn thẳng nằm ngang
- 20 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

cuối cùng không trùng với đường đặc tính tự nhiên tại M thì ta làm lại
bước 2 bằng cách thay đổi M hoặc M, hoặc thay đổi cả hai.
c,Bước 3:
Ta có đặc tính cơ khi khởi động như hình vẽ:

Hình 2.4: Đặc tính cơ khi khởi động

- 21 -


Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

Chương 3
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ
* Cơ sở lý thuyết
Quá trình quá độ trong truyền động điện la quá trình giao thời giưã chế độ
xác lập này sang chế dộ xác lập khác, đặc trưng la thời gian quá trình quá độ,
mô men M= f , ω= f . Sỡ dĩ có quá trình quá độ là do sự thay đổi dự trữ năng
lượng trong các phần tử của hệ truyền động điện.
Các năng lượng dự trữ trong truyền động điện là:
- Cơ năng trong các phần tử chuyển động quay, trong các cơ cấu máy công
tác, chuyển động tịnh tiến …
- Năng lượng điện từ trong các cuộn dây của máy điện
- Nhiệt năng trong động cơ điện
Tương ứng với các dang dự trữ năng lượng đó, quá trình quá độ trong truyền
động điện được chia thành các loại sau:
-Quá trình quá độ cơ - là quá trình chỉ chú ý đến sự thay đổi dự trữ động
năng của hệ
- Quá trình quá độ điện từ - la quá trình chỉ chú ý đến sẹ thay đổi dự trữ năng
lượng điện từ
- Quá trình quá độ nhiệt - là quá trình chỉ chú ý đến sự thay đổi dự trữ nhiệt
năng .
Trong thực tế làm việc của truyền động điện thì cả ba quá trình quá độ trên
xảy ra đồng thời. Tuy nhiên thời gian diễn biến va mức độ ảnh hưởng của mỗi
quá trình quá độ khác nhau sẽ khác nhau.

Việc nghiên cứu quá trình quá dộ trong truyền động điện co một ý nghĩa
rất lớn, nó giúp ta chọn đúng động cơ, thiết bị điều khiển bảo vệ, giúp ta hiệu

- 22 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

chỉnh đúng các thiết bị điều khiển, tìm được biện pháp nâng cao năng suất máy.
Tìm biện pháp giảm tổn hao năng lượng điện khi khởi động và hãm điện.
Việc nghiên cứu quá trình quá độ nay một cách chính xác la một bài toán khó,
vì có rất nhiều tham số ảnh hưởng tới nó, ngoài ra phần lớn các quá trình nghiên
cứu là những quá trình phi tuyến, vì vậy để phân tích các quá trình quá độ
thường người ta sử dụng máy tính để tính toán. Việc sử dụng máy tính có thể
bằng cách xây dựng chương trình để tính theo các phương pháp giải gần đúng
hoặc sử dụng các phần mềm mô phỏng có sẵn như: TUTSIM, Matlap
Quá trình quá độ hệ tuyến tính la các quá trình có tham số không đổi. Trong
thực tế do có quan hệ mô men quay với tốc độ là phi tuyến (ở động cơ không
đồng bộ, động cơ kích từ nối tiếp). Việc nghiên cứu hệ thống phi tuyến đó có
thể dùng phương pháp gần đúng như phương pháp tuyến tính hóa, phương pháp
đồ thị nhưng nhanh và hiệu quả nhất hiện tại là sử dụng máy tính.
Để sử dụng được máy tính nghiên cứu quas trình quá độ phi tuyến của hệ thống
truyền động điện nào đó trước hết phải lập được mô hình toán học mô tả động
học của hệ đó. Từ mô hình toán đó ta sẽ tìm ra được các phương pháp giải trên
máy tính, ta có thể viết chương trình, dùng Tutsim, matlab để nghiên cứu quá
trình quá độ đó.

3.1: Hệ phương trình mô tả trạng thái
-Đồ án nghiên cứu quá trình quá độ phi tuyến trong động cơ không đồng bộ
rotor dây quấn khi khởi động với 3 cấp tốc độ.
-Phương trình quá độ cơ của động cơ khi khởi động :
M-M=J
Trong đó : +

(1)
M= f là phi tuyến và được biểu diễn bằng các đường cong

các đường đặc tính cơ nhân tạo khi đưa điện trở và mạch rotor :

- 23 -

Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

+ M :Mô men cản phụ thuộc vào máy công tác. Trong đồ án
này thì ta có

M =303,3 (Nm)
+ J : Mô men quán tính
J= J +0,2 J +

Với J =1,025 kgm
J = 0,3. J (với tang có D= 0,3m)

m :khối lượng động cơ = 410 kg
w = 75,6 rad/s
 J= 1,025+0,2.0,3.1,025 + =1,16 kgm
Để lập được mô hình toán ta sử dụng phương pháp tuyến tính hóa để biểu diễn
hàm M. Do khởi động động cơ với 5 cấp tốc độ nên Mô men động cơ được biểu
diễn bằng hệ các phương trình đường thẳng tại các đoạn có tốc độ khác nhau.
Từ hình 2.4 ta xác định được các điểm 1,2,3,4,5,6,7,8 dưới dạng điểm
x(M,w); x= 1,2…
Ta tính được các điểm w bằng công thức :
w = w. (1-S) = 78,5. (1-S)
do đó ta có các điểm như sau:
Điểm 1 (888,6 ; 0)

Điểm 2 (333,6 ; 48,67)

Điểm 3 (888,6 ; 48,67)

Điểm 4 (333,6 ; 65,7)

Điểm 5 (888,6 ; 67,5)

Điểm 6 (333,6 ; 73)

Điểm 7 (888,6 ; 73)

Điểm 8 (333,6 ; 76,9)

- Tốc độ động cơ
- 24 -


Lớp: CNKTD 1B


Trường Đại học CN Quảng Ninh

Đồ án môn học

V= .ω= 0,075ω
Tốc độ động cơ phụ thuộc vào tốc độ góc
- Dòng điện qui đổi về stato
I’ = f
Từ công thức:
=>I’ =
Trong đó:
+ w = 78,5 rad/s - Tốc độ đồng bộ
+ R’ = k . R
+ k = 2,28 - Hệ số biến áp
+ R =f(w) - Điện trở mạch Rôtor
R=
Vậy ta có hệ phương trình toán học mô tả quá trình khởi động động cơ
không đồng bộ Rotor dây quấn:

3.2: Mô hình toán học
Ta có bảng sau:
Điểm
ω
M
R

0

78,5
0
0,082

8
76,9
333,6
0,082

7
76,9
888,6
0,082

6
73
333,6
0,192

5
73
888,6
0,192

- 25 -

4
67,5
333,6
0,452


3
67,5
888,6
0,452

2
48,67
333,6
1,052

1
48,67
888,6
1,052

Lớp: CNKTD 1B