Chương 1
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ TRUYỀN
ĐỘNG ĐIỆN

co

ng

.c

om

1.1 Cấu trúc của hệ truyền động điện
1.2 Phần cơ của hệ truyền động điện
1.3 Phương trình chuyển động của hệ truyền
động
1.4 ĐTC và các trạng thái làm việc của hệ
truyền động điện

g

th

an

8/25/2010

du

on

1.1 Cấu trúc của hệ truyền động điện

cu

u

1.1.1 Định nghĩa hệ truyền động điện
1.1.2 Hệ truyền động của máy sản xuất
1.1.3 Cấu trúc chung của hệ truyền động điện
1.1.4 Phân loại các hệ truyền động điện

8/25/2010

Về ñầu chương

1

CuuDuongThanCong.com

/>

1.1.1 Định nghĩa hệ truyền động điện

co

ng

.c

om


Hệ truyền động điện là ...

Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

du

on

1.1.2 Hệ truyền động của máy sản xuất

u

Xét 3 ví dụ:

cu

a) Truyền động của máy bơm nước
b) Truyền động cần trục
c) Truyền động mâm cặp máy tiện

8/25/2010


Về ñầu chương

2

CuuDuongThanCong.com

/>

om

a) Truyền động của máy bơm nước

co

ng

.c

Biến ñổi

Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010


cu

u

du

on

b) Truyền động cần trục

8/25/2010

Về ñầu chương

3

CuuDuongThanCong.com

/>

co

ng

.c

om

b) Truyền động cần trục


Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

cu

u

du

on

c) Truyền động mâm cặp máy
tiện

8/25/2010

Về ñầu chương

4

CuuDuongThanCong.com


/>

co

ng

.c

om

c) Truyền động mâm cặp máy
tiện

Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

cu

u

du

on


c) Truyền động mâm cặp máy
tiện

8/25/2010

Về ñầu chương

5

CuuDuongThanCong.com

/>

1.1.3 Cấu trúc chung của hệ truyền động điện
Phần cơ

Phần điện
BĐ

TL

Đ

CT

om

Lưới


ng

.c

ĐK

co

Lệnh đặt

Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

u

du

on

1.1.4 Phân loại các hệ truyền
động điện

cu


a) Theo đặc điểm động cơ
b) Theo tính năng điều chỉnh
c) Theo mức độ tự động hóa
d) Một số cách phân loại khác

8/25/2010

Về ñầu chương

6

CuuDuongThanCong.com

/>

1.2 Phần cơ của hệ truyền động điện
1.2.1 Các đại lượng đặc trưng cho các phần

om

tử cơ học

.c

1.2.2 Sơ đồ tính tốn phần cơ

co

ng


1.2.3 Phân loại mơmen cản

Về đầu chương

g

th

an

8/25/2010

du

on

1.2.1 Các đại lượng đặc trưng
cho các phần tử cơ học
Chuyển động quay

cu

u

Chuyển động thẳng

Đại lượng

Ký

hiệu

Lực

Đơn vị

Đại lượng

Ký hiệu

Đơn vị

F, P, G N, KG

Momen

M, Mc

Nm

Vận tốc

v

m/s

Tốc độ (góc)

n


vịng/phút

ω

rad/s

s-1

Gia tốc

a

m/s2

Gia tốc góc

ε

rad/s2

s-2

Trọng lượng

m

kg

Momen qn
tính


J

kgm2

Qui đổi: 1KG=9,81N; 1 rad/s=9,55 vg/ph;
8/25/2010

Về đầu chương

7

CuuDuongThanCong.com

/>

1.2.2 Sơ đồ tính tốn phần cơ
a) Qui đổi mơmen cản Mc về (tốc độ) trục

om

động cơ

.c

b) Qui đổi mômen qn tính về (tốc độ) trục

co

ng


động cơ J

Về đầu chương

on

g

th

an

8/25/2010

cu

u

du

Sơ đồ tính tốn phần cơ đơn khối

Quy đổi

8/25/2010

Về đầu chương

8


CuuDuongThanCong.com

/>

a) Qui đổi mômen cản về trục động cơ Mc
Nguyên tắc qui đổi:

co

ng

.c

P M .ω
Pdc = M i.qd .ω = i = i i
ηi
ηi

om

Ta có:

Về đầu chương

g

th

an


8/25/2010

du

on

a) Qui đổi mơmen cản về trục động cơ Mc

cu

u

• Qui đổi mơmen Mi tác động vào phần tử thứ i làm việc ở tốc
độ ωi về tốc độ ω:
1
M i.qd = M i
i.η
trong đó
i = ω/ωi: tỷ số truyền lực từ trục động cơ đến trục thứ i
η: hiệu suất của bộ truyền lực từ trục động cơ đến trục thứ i.
• Tương tự, nếu phần tử i chuyển động thẳng với tốc độ Vi và có
lực tác động là Fi thì:

P F .v
Pdc = M i.qd .ω = i = i i hay
ηi
ηi

M i.qd = Fi


1
ρ.η

trong đó ρ = ω/Vi
8/25/2010

Về đầu chương

9

CuuDuongThanCong.com

/>

Tổng quát, momen cản tổng quy
đổi về trục động cơ

om

1
1
M C = ∑ Mk
+ ∑ Fl
i
.
η
ρ l .ηl
k
l

k k

.c

Trong đó:
+ k số phần tử quay có momen Mk tác động lên.

co

ng

+ l số phần tử chuyển động thẳng có lực Fl tác
động lên.

Về đầu chương

on

g

th

an

8/25/2010

du

b) Qui đổi mơmen qn tính về trục động cơ J


cu

u

Nguyên tắc quy đổi là bảo toàn động năng
của hệ trước và sau khi qui đổi:
+ Động năng của phần tử quay thứ i:
ωi2
ω2
Wd = Ji.qd .
= Ji .
2
2

8/25/2010

Về ñầu chương

10

CuuDuongThanCong.com

/>

b) Qui đổi mơmen qn tính về trục động cơ J

1
ρ2

.c


J i . qd = m i .

om

• Quy đổi mơmen qn tính Ji- của phần tử thứ
i làm việc với tốc độ ωi về tốc độ ω
1
J i . qd = J i . 2
i
• Tương tự nếu vật chuyển động thẳng Vi, m ⇒
ω

d

∑

i.qd

co

t

ng

• Tổng mơmen qn tính, k – số phần tử chuyển
động
J =J + J
k


Về ñầu chương

on

g

th

an

8/25/2010

cu

u

du

Sơ đồ tính tốn phần cơ đơn khối

8/25/2010

Về đầu chương

11

CuuDuongThanCong.com

/>


Ví dụ 1 Lập sơ đồ tính tốn đơn
khối cho phần cơ của cần trục

co

ng

.c

om

Bỏ qua trọng lượng
dây cáp, hãy qui
đổi mơmen cản Mc
và mơmen qn
tính Jt trên trục
động cơ.

Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

on


Giải

du

*) Qui đổi mômen cản:

cu

u

+ Qui đổi G ⇒ trống tời MCT

M CT = G.

Dt 1
.
2 ηt

Với G [N]; Dt [m]; ηt

+ Qui đổi MCT ⇒ trục động cơ ω

M C = M CT
Hoặc:

1
i.η

MC = G.


η : hiệu suất của hộp giảm tốc;
i = ω/ωct

1
/

ρ.η

với

ρ

= ω/v; η’ = η.ηt

8/25/2010

Về ñầu chương

12

CuuDuongThanCong.com

/>

*) Qui đổi mơmen qn tính:
+ Momen qn tính của rôto động cơ Jđ và của bánh răng 1 (Jb1)
không phải quy đổi, vì chúng quay cùng tốc độ rơto ω.
+ Momen qn tính bánh răng 2 (Jb2)
được quy đổi từ tốc ñộ ωCT về ω như sau:


J b2.qd = J b2 .

1
i2
1

i2

.c

J tt .qd = J tt .

om

+ Tương tự, momen qn tính Jtt của trống tời được quy
đổi thành:

ρ2

Về đầu chương

on

g

th

an

8/25/2010


1

co

J G.qd = m.

ng

+ Momen qn tính quy ñổi của tải trọng G có khối lượng
m và vận tốc v:

du

Mơmen qn tính tổng của hệ

cu

u

Jt = Jđ + Jb1 + Jb2.qd + Jtt.qd + JG.qd
Kết quả ta thu được sơ đồ tính tốn đơn khối

8/25/2010

Về đầu chương

13

CuuDuongThanCong.com


/>

Bài tập 1:

co

Đáp án

ng

.c

om

Xác định mơmen cản và mơmen
qn tính của tải trọng và dây cáp
quy đổi về trục động cơ biết rằng
cơ cấu nâng hạ có sơ đồ động học
như trên hình bên, trong đó bộ
truyền gồm 1 cặp bánh răng có tỷ
số truyền i = 5, trọng lượng của
vật nâng G = 10kN, trọng lượng
dây cáp Gc = 10%G; tốc độ nâng
v = 16,5m/s; Hiệu suất cặp bánh
răng η = 0,95; Hiệu suất trống tời
ηt = 0,93; Đường kính trống tời Dt
= 0,6m.

Về đầu chương


cu

u

du

on

g

th

an

8/25/2010

Bài tập 2
Cho hệ thống truyền động điện
như hình vẽ bên. Tính mơmen
cản Mc và mơmen qn tính Jt
quy đổi về trục động cơ. Biết tỷ
số truyền của 2 cặp bánh răng i1
= i2 = 5, trọng lượng vật nâng G
= 22kN, trọng lượng cáp
Gc=10%G, vận tốc nâng v =
20m/s. Hiệu suất mỗi cặp bánh
răng η1 = η2 = 0,96; hiệu suất
trống tới ηCT = 0,93. Đường kính
trống tời DCT = 0,58m. Momen

quán tính của roto, các khớp nối,
các bánh răng, và trống tời lần
lượt là 0,102; 0,01; 0,01; 0,03;
0,06; 0,03; 0,07; 0,252 kgm2;

8/25/2010

Về ñầu chương

14

CuuDuongThanCong.com

/>

Bài tập 3
Cho hệ thống truyền động điện như hình vẽ bên.
Tính mơmen cản Mc và mơmen qn tính Jt
quy đổi về trục động cơ khi ñộng cơ quay ở tốc

Cánh
quạt

Đ

độ n = 955 vịng/phút.

Biết tỷ số truyền của cặp bánh răng i = 0,4; tải
quạt có phương trình đặc tính cơ:


M cQ

 n 
= M co + M dmQ  Q 
 n dmQ 

2

om

ωQ

co

ng

.c

Với Mco = 0; MdmQ = 72 Nm; ndmQ = 2000 vòng/phút.
Hiệu suất của cặp bánh răng η = 0,96. Momen quán tính của
roto, các bánh răng, cánh quạt lần lượt là 0,07; 0,05; 0,03; 0,02.

Về đầu chương

on

g

th


an

8/25/2010

du

1.2.3 Phân loại mơmen cản

cu

u

a) Phân loại mơmen cản Mc theo chiều tác
dụng
b)Phân loại theo hàm số phụ thuộc giữa
mômen cản và tốc độ- ĐTC của máy sản
xuất
c) Phân loại mômen cản theo thời gian tác
dụng - Đồ thị phụ tải
d) Phân loại khác
8/25/2010

Về ñầu chương

15

CuuDuongThanCong.com

/>


co

ng

.c

om

a) Phân loại mơmen cản Mc theo
chiều tác dụng

Về đầu chương

g

th

an

8/25/2010

du

on

b)Phân loại theo hàm số phụ thuộc giữa mômen
cản và tốc độ- ĐTC của máy sản xuất (4)
Quan hệ giữa Mc =f(ω) được gọi là ĐTC của máy sản xuất.

cu


u

- Momen cản loại máy tiện:

Mc = Mco + Mdm.

ωdm Mdm.ωdm
≈
ω
ω

8/25/2010

Về ñầu chương

16

CuuDuongThanCong.com

/>

b)Phân loại theo hàm số phụ thuộc giữa mômen
cản và tốc độ- ĐTC của máy sản xuất (4)

ng

.c

om


- Momen cản loại cần trục

co

MC = Mđm = const

Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

du

on

b)Phân loại theo hàm số phụ thuộc giữa mômen
cản và tốc độ- ĐTC của máy sản xuất (4)

cu

u

- Momen cản loại quạt gió


2

M c = M co

 ω 
 ω 

 ≈ M dm .
+ M dm 
 ωdm 
 ωdm 

2

8/25/2010

Về ñầu chương

17

CuuDuongThanCong.com

/>

b)Phân loại theo hàm số phụ thuộc giữa mômen
cản và tốc độ- ĐTC của máy sản xuất (4)

ng

M

ω
≈ dm .ω
ωdm ωdm

co

M c = M co + M dm

.c

om

- Momen cản loại ma sát nhớt

Về ñầu chương

on

g

th

an

8/25/2010

cu

u


du

- Momen cản loại ma sát nhớt

Xem thêm về loại tải máy bơm bằng trục vít me:
/>8/25/2010

Về đầu chương

18

CuuDuongThanCong.com

/>

Diễn tả tổng quát cả 4 loại tải bằng
công thức chung
q

q = -1, 0, 1, 2.

co

ng

.c

om

M c = M co


 ω 

+ M dm .
 ωdm 

Về đầu chương

on

g

th

an

8/25/2010

Bài tập

cu

u

du

Tìm hiểu loại tải và nguyên lý hoạt động của các máy dưới đây:

8/25/2010


Về ñầu chương

19

CuuDuongThanCong.com

/>

co

ng

.c

om

Bài tập (tiếp)

Về đầu chương

cu

u

du

on

g


th

an

8/25/2010

Câu hỏi
• Giả sử động cơ quay
với tốc độ không đổi.
Momen cản trên trục
động cơ Mc có thay
đổi theo thời gian
khơng?
• Động cơ đang kéo
loại tải gì? q=?

8/25/2010

Về đầu chương

20

CuuDuongThanCong.com

/>

.c

om


c) Phân loại mômen cản theo thời
gian tác dụng - Đồ thị phụ tải

+ Một ñộng cơ ñiện chạy liên tục trong 1 năm rồi nghỉ 1 tháng
sau đó chạy tiếp. Động cơ làm việc ở chế ñộ nào?

co

ng

+ Động cơ một chiều ñược cấp ñiện theo chu kỳ như sau: Đóng
điện trong 1ms, rồi cắt điện trong 3ms. Hỏi ñộng cơ làm việc ở
chế ñộ nào?
Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

u

Tải mômen không đổi, tốc độ thay đổi
Tải mômen thay đổi, tốc độ thay đổi
Tải công suất không đổi
Tải công suất không đổi, mômen không đổi
Tải mômen khởi động lớn theo sau mơmen

khơng đổi

cu

•
•
•
•
•

du

on

d) Cách phân loại khác(*)

8/25/2010

Về đầu chương
(*) AC Induction Motor Fundamentals, 2003, Microchip Technology Inc.

21

CuuDuongThanCong.com

/>

Tải mơmen khơng đổi, tốc độ thay đổi

co


ng

.c

om

• mơmen khơng đổi bất
chấp tốc độ thay đổi.
• Tải cầu trục, thang máy,
vận thăng, các máy
nâng hạ, băng tải và
máy cấp liệu,

Về đầu chương

on

g

th

an

8/25/2010

cu

u


du

Tải mơmen thay đổi, tốc độ thay đổi
• Momen tỷ lệ bình
phương lần tốc độ,
cơng suất tỷ lệ bậc
ba với tốc độ.
• Tải quạt, bơm,

8/25/2010

Về đầu chương

22

CuuDuongThanCong.com

/>

Tải cơng suất khơng đổi

co

ng

.c

om

• Momen tỷ lệ nghịch với

tốc độ và công suất giữ
không đổi khi mômen và
tốc độ thay đổi.
• Loại tải thường gặp trong
ngành giao thơng vận tải,
loại tải có u cầu
mơmen lớn ở tốc độ thấp
đặc biệt lúc khởi động để
gia tốc; sau đó giảm dần
khi đã khởi động xong.

Về đầu chương

g

th

an

8/25/2010

cu

u

du

on

Tải cơng suất khơng đổi, mơmen khơng

đổi
• Đây là loại tải rất hay gặp
trong ngành cơng nghiệp
sản xuất giấy.
• Khi tốc độ nhỏ hơn một
mức xác định thì mơmen
giữ khơng đổi, khi tốc độ
vượt q một ngưỡng xác
định thì mơmen giảm tỷ lệ
nghịch với tốc độ để đảm
bảo cơng suất khơng đổi.

8/25/2010

Về đầu chương

23

CuuDuongThanCong.com

/>

Tải mơmen khởi động lớn theo sau
mơmen khơng đổi

co

ng

.c


om

• Đây là loại tải có đặc tính
cơ mơmen có giá trị rất lớn
khi tốc độ thấp, khi tốc độ
vượt quá một ngưỡng xác
định thì mơmen giữ khơng
đổi.
• Đây là đặc tính tải của các
loại máy đúc ép, máy đùn
chất dẻo,

Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

on

1.3 Phương trình chuyển động của hệ truyền động

du

- Vật chuyển ñộng thẳng


m

∑ Fi = m.a

cu

u

a

- Vật chuyển ñộng quay

Jt

ε
- Với hệ truyền ñộng ñiện

- Gia tốc của hệ
8/25/2010

∑ M i = J t .ε
∑M
ε=

i

= M − M c = M dg

dω

dt
Về ñầu chương

24

CuuDuongThanCong.com

/>

1.3 Phương trình chuyển động của hệ truyền động
⇒ Ta thu được

M − Mc = J t .

dω
dt

Jt- mơmen qn tính của
cả hệ thống

”phương trình chuyển động của hệ truyền ñộng ñiện”
“phương trình ñộng lực học của hệ thống truyền ñộng ñiện”

.c

om

- Qui ước dấu:
+ Chọn một chiều quay của roto động cơ làm chuẩn dương (ω>0)
+ Mơmen động cơ sinh ra M>0 khi M cùng chiều với ω.

+ Mômen cản Mc>0 khi Mc ngược chiều với ω.
+ Công suất ñiện Pñ>0 khi ñiện năng truyền từ lưới vào ñộng cơ.
+ Công suất cơ Pcơ>0 khi cơ năng truyền từ ñộng cơ ñến máy sản xuất.

co

ng

- Câu hỏi:
+ Khi nào ñộng cơ tăng tốc, giảm tốc, và quay ổn ñịnh (quan hệ
giữa mơmen động cơ sinh ra và mơmen tải phải như thế nào)?

Về ñầu chương

g

th

an

8/25/2010

du

on

1.4 ĐTC và các trạng thái làm việc
của hệ truyền động điện

cu


u

1.4.1 ĐTC của máy sản xuất
1.4.2 ĐTC của động cơ điện
1.4.3 Độ cứng của ĐTC
1.4.4 Các trạng thái làm việc của động cơ
1.4.5 Khái niệm về độ ổn định tĩnh hệ truyền
động điện

8/25/2010

Về ñầu chương

25

CuuDuongThanCong.com

/>