Bài Tập Truyền động điện (có Lời Giải) - 123doc

1.Khái niệm về đặc tính cơ của máy sản xuất và của động cơ điện? Ý nghĩa của việc nghiên cứu đặc tính cơ (đặc tính cơ điện)?2.Vẽ sơ đồ đấu dây của động cơ một chiều kích từ độc lập, động cơ một chiều kích từ song song? Với điều kiện nào thì động cơ một chiều kích từ độc lập được coi như động cơ một chiều kích từ song song?3.Các bước tiến hành xây dựng phương trình đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập?4.Ảnh hưởng của các tham số tới phương trình đặc tính cơ?5.Cách vẽ đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập?6.Vẽ sơ đồ đấu dây của động cơ một chiều kích từ nối tiếp? Đặc điểm của cuộn dây kích từ trong động cơ một chiều kích từ nối tiếp? 7.Cách vẽ đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ nối tiếp? 8.Cách tính điện trở khởi động của động cơ một chiều kích từ độc lập? (phương pháp giải tích và phương pháp đồ thị)9.Các trạng thái hãm của động cơ một chiều kích từ độc lập?10.Các trạng thái hãm của động cơ một chiều kích từ nối tiếp? 11.Các bước tiến hành xây dựng phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha?12.Các thông số ảnh hưởng đên đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ?13.Cách tính điện trở khởi động của động cơ không đồng bộ?14.Các trạng thái hãm của động cơ không đồng bộ?

CHƯƠNG I :

CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Bài 1 :

Cho một vật có khối lượng m = 500kg , g = 9,81m/s2 Tỷ số truyền

i = 10, đường kính quán tính Dt = 10KM Hiệu suất của bộ biến đổi là 0,9 Nếu vật có thể đi lên và có tốc độ tối thiểu = 0,5 m/s thì phải chọn động cơ có Mđm và tốc độ là bao nhiêu ?

Bài 4 :

Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền cho một hệ thống dùng băng tải

để chuyển hàng từ nơi này đến nơi khác cho biết :

F = 1110kg (lực kéo băng tải), vận tốc băng tải vbt = 0,47m/s Băng tải làm việc một chiều, tải coi như ổn định Tính Moment cản trên đầu trục động cơ Biết rằng

nđc = 1400v/phút

Bài 5 :

Một động cơ khởi động cho một cơ cấu (từ tốc độ = 0) đến tốc độ n = 800V/phút, rồi sau đó cùng với phanh cơ khí, nó làm giảm tốc cơ cấu về trạng thái đứng yên Hãy xác định thời gian tăng tốc và giảm tốc của truyền động nếu cho biết :

Moment tĩnh do lực ma sát sinh ra Mc = 80Nm

Moment quán tính của truyền động (động cơ, cơ cấu và sản phẩm) qui đổi về trục động cơ là : J = 6,25Kgm2

Momet do phanh cơ khí sinh ra Mh = 280Nm

Đặc tính của động cơ có dạng như sau :

Động cơ sinh ra được những Moment sau :

Khi khởi động Ma = 500Nm (điểm a)

400 0 100

P là công suất trên tải

η là hiệu suất cho bằng 1000 (hiệu suất băng tải)

Pđc là công suất động cơ

+ Ta có : Công suất trên băng tải là :

P = F * Vbt = 1100 * 0,47 = 517 WCông suất động cơ Pđc = = 5,22 KW

- Động cơ không trực tiếp kéo băng tải mà thông qua bộ truyền lực nên hiệu suất bằng 0,87  Pđc = = 6 KW

Moment cản trên đầu trục động cơ là : Mc = * F * = 40,92 Nm

Câu hỏi thảo luận:

1 Khái niệm về đặc tính cơ của máy sản xuất và của động cơ điện? Ý nghĩa của việc nghiên cứu đặc tính cơ (đặc tính cơ điện)?

2 Vẽ sơ đồ đấu dây của động cơ một chiều kích từ độc lập, động cơ một chiều kích

từ song song? Với điều kiện nào thì động cơ một chiều kích từ độc lập được coi như động cơ một chiều kích từ song song?

3 Các bước tiến hành xây dựng phương trình đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập?

4 Ảnh hưởng của các tham số tới phương trình đặc tính cơ?

5 Cách vẽ đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập?

6 Vẽ sơ đồ đấu dây của động cơ một chiều kích từ nối tiếp? Đặc điểm của cuộn dây kích từ trong động cơ một chiều kích từ nối tiếp?

7 Cách vẽ đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ nối tiếp?

8 Cách tính điện trở khởi động của động cơ một chiều kích từ độc lập? (phương pháp giải tích và phương pháp đồ thị)

9 Các trạng thái hãm của động cơ một chiều kích từ độc lập?

10.Các trạng thái hãm của động cơ một chiều kích từ nối tiếp?

11.Các bước tiến hành xây dựng phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

ba pha?

12.Các thông số ảnh hưởng đên đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ?

13.Cách tính điện trở khởi động của động cơ không đồng bộ?

14.Các trạng thái hãm của động cơ không đồng bộ?

Một động cơ kích từ độc lập có các tham số sau :

Pđm = 10KW, Uđm = 110V, Iđm = 100A, nđm = 500v/phút Trang bị cho một cơ cấu nâng đang làm việc trên đường đặc tính tự nhiên với phụ tải Mc = 0,8 Mđm và động

cơ đã nâng hàng xong

Hãy vẽ đặc tính cơ và xác định Rf cần nối vào mạch phần ứng để động cơ hạ tải với tốc độ bằng 1/2 tốc độ nâng

Bài 3 :

Một động cơ một chiều kích từ độc lập có các tham số sau :

3

Pđm = 4,2KW, Uđm = 220V, Iđm = 20A, nđm = 500v/phút được trang bị cho một cơ cấu nâng Khi động cơ đang nâng tải trên đặc tính cơ tự nhiên Người ta đọc được giá trị dòng điện chạy trong mạch phần ứng 21A Để dừng tải lại người ta sử dụng hãm động năng kích từ độc lập Hãy vẽ đặc tính cơ và xác định trị số điện trở hãm dùng để nối kín mạch phần ứng sao cho dòng điện hãm ban đầu nằm trong phạm vi cho phép.

Hãy vẽ đặc tính cơ và xác định giá trị R dùng để nối kín mạch phần ứng để động cơ

hạ tải trong trạng thái hãm động năng với tốc độ hãm bằng 1/2 tốc độ nâng

Bài 4 :

Một động cơ kích từ độc lập có Pđm = 10KW, Uđm = 110V,

Iđm = 100A, nđm = 500v/phút Đang làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên với phụ tải Mc

= 0,8Mđm Khi động cơ đang làm việc ổn định thì đột ngột điện áp giảm xuống còn 90V Hãy xác định tốc độ ổn định của động cơ lúc ban đầu rồi phân tích các trạng thái làm việc của động cơ khi chuyển từ tốc độ ban đầu đến tốc độ sau Xác định dòng điện chạy qua phần ứng động cơ và vẽ đặc tính cơ của động cơ tại thời điểm điện áp vừa thay đổi

Bài 5 :

Một động cơ một chiều kích từ độc lập có Pđm = 4KW, Uđm = 220V,

Iđm = 20A, n = 1000V/phút Động cơ khởi động với Mc = 0,8 Mđm Dòng điện lớn nhất trong quá trình khởi động I1 = 50A Hãy xác định số cấp khởi động và xác định giá trị của R cần cắt ra khi chuyển đặc tính

Bài 6 :

Một động cơ một chiều kích từ độc lập có Pđm = 75KW, Uđm = 440V, nđm = 1000V/phút, Iđm = 194A, Rư = 0,072Ω

Xác định độ cứng của đường đặc tính cơ tự nhiên

Xác định tốc độ khi giảm từ thông còn 2/3 φđm với phụ tải là định mức và điện trở phụ trong mạch phần ứng bằng 0

* ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP

Bài 7 :

Một động cơ một chiều kích từ nối tiếp đang làm việc ở trạng thái động cơ trên đường đặc tính cơ tự nhiên, người ta đo được dòng điện chạy qua động cơ bằng 18A Để hãm dừng nhanh động cơ, người ta áp dụng biện pháp đảo ngược cực tính điện áp phần ứng và nối thêm Rf

Hãy tính Rf bằng bao nhiêu ? để dòng điện hãm ban đầu ≤ 2,5Iđm

Tham số của động cơ :

Pđm = 4KW ; Uđm = 220V ; Iđm = 20A ; nđm = 500V/phút

Động cơ không đồng bộ ba pha

Bài 8 :

Tính điện trở cấp hãm ngược dùng cho động cơ kích từ nối tiếp kiểu MΠ -

72, 80KW, 220V, 460V/phút 405A ứng với TD 25% Yêu cầu hãm nhanh

Bài 9 :

Cho một động cơ một chiều kích từ nối tiếp có Rcknt = 0,96 Ω,

Pđm = 7 KW, nđm = 1180 V/phút, Uđm = 220V, Iđm = 37,5A Tính điện trở phụ nối tiếp để động cơ mang tải Mc = 70Nm, nc = 750V/phút

* ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

Mc = 0,8Mđm

Bài 12 :

Một động cơ một chiều kích từ độc lập có các tham số sau :

Pđm = 25KW , nđm = 500V/phút, Iđm = 120A, Uđm = 220V

Moment quán tính của roto JA = 3,7 Mc = 382Nm, Jqđ = 6,3 kgm2

Động cơ khởi động gián tiếp qua các cấp Rf và đòng điện lớn nhất trong qua trình khởi động là : I1 = 2,5Iđm = 300A

Hãy xác định các cấp R và thời gian khởi động

Tính Rf cần thiết thêm vào khi động cơ làm việc với tốc độ

Bài 15 :

Tính điện trở trong mạch một chiều để hãm động năng động cơ không đồng

bộ ba pha có các số liệu như sau :

Uđm = 380V, Pđm = 11KW, nđm = 685 V/phút, Istđm = 28,8A, dòng ba pha không tải

Isto = 19,4 A, rst = 0,43Ω Nguồn xoay chiều của động cơ là một bộ biến tần 25Hz Lưới một chiều để cung cấp dòng điện cho hãm động năng có điện áp 220V Yêu cầu hãm nhanh

Bài 18 :

Tính toán điện trở phụ nối thêm vào mạch kích từ và điện hãm của mạch hãm động năng động cơ không đồng bộ, 380V,5KW, 940V/phút, Erđm = 164V, Irđm

= 20,6A, Istđm = 14,9A, Isto = 10,9A, rst = 1,22Ω

Dòng điện kích từ một chiều được cấp từ lưới 220V Động cơ điều khiển nhờ một Công tắc tơ đặt cách động cơ 30m Yêu cầu hãm nhanh

ĐÁP ÁN CHƯƠNG II :

f u C

KK

RRI

C f u dm

K

IRR

C u dm

K

I R U

C u dm K

I R U

C u K

I R U

φ

−

= 410 V/phút Xác định no' không tải :

Mđm = 9550 = 38,2 NmMoment tổn thất khi động cơ làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên với tải định mức

∆Mđm = Mtt - Mđm = 1,91 NmXác định Imm với phụ tải định mức trên đặc tính tự nhiên

* Khi bắt đầu mở máy :

n = 0  E = 0

Imm = = 440A

9

0,98 2,92

1000 C

B

no = 1408

* Tốc độ không tải lý tưởng.

* Vậy đặc tính cơ tự nhiên đi

qua 2 điểm sau :

kt f u dm K

I R R U

Moment khởi động của động cơ :

Khi động cơ khởi động thì s = 1

sđm

st

Mc Mkđ Mth

6,1 * 2,92 = 6,1 + Rf

17,85 = 6,1 + Rf

 Rf = 11,75 Ω

BÀI 14 :

Ta chọn Moment khởi động nhân tạo bằng 1,2 Moment định mức

Điện trở khởi động mạch ngoài sẽ là :

* Ở đây để hãm động năng ta chọn loại thông dụng có điện áp là 115V

Như vậy công suất định mức của máy phát phải là :

P = = 4,8KW

Ta chọn máy phát có các thông số sau :

115V, 4,8KW, 1450V/phút và động cơ kéo có thông số 380V, 7KW, 1460V/phút loại Roto lồng sóc

13

Điện trở của toàn mạch kích từ là :

R = 6,7Ω (Trong đó Ikt = 3Isto = 33A) Điện trở của dây nối có tiết diện 10mm2 là :

rd = 0,1Ω

Điện trở phụ nối thêm trong mạch kích từ ta cần tìm là :

rng = 4,16 Ω Điện trở hãm khi hãm động năng là : rhãm = 0,92Ω

CHƯƠNG IIIĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Bài 1 :

Một động cơ kích từ độc lập có các thông số sau :

Xác định tốc độ quay của động cơ ứng với M = 1,8 Nm cho biết:

Hằng số Moment - dòng điện của động cơ là 1Nm/A, Rư = 6Ω (bỏ qua tổn hao bộ chỉnh lưu)

ω t

50 o 110 o 180 o 360 o

Eư

Um

Bài 3 :

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập được cung cấp điện từ chỉnh lưu cầu

1 pha bán điều khiển có điện áp nguồn xoay chiều U = 240V, f = 50Hz

có Eư = 150V, Rư = 6Ω, α = 80o, tỷ số = = 0,9

Utb = 169V Xác định Moment trung bình và tốc độ quay của động cơ

Bài 4 :

Người ta cung cấp cho một động cơ một chiều công suất nhỏ kích từ độc lập

từ nguồn 240V,50Hz qua chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển Các thông số của phần ứng là điện cảm = 0,06H, điện trở bằng 6Ω, hằng số từ thông 0,9Nm/A (vòng/rad/s) Người ta đưa vào một mạch vòng kín để duy trì tốc độ không đổi là 1000V/phút, cho tới khi Moment là 4 N.m Xácđịnh biến thiên của góc mở bắt đầu

từ lúc chạy không tải để thỏa mãn điều kiện tốc độ không đổi

Bài 5 :

Một động cơ không đồng bộ ba pha roto dây quấn r2 = 0,0278Ω,

nđm = 970V/phút,hiệu suất = 0,885 Để thay đổi tốc độ động cơ người ta mắc thêm

Rf vào mạch roto Tính Rf ? để tốc độ động cơ bằng 700V/phút Biết rằng Moment cản của tải không phụ thuộc tốc độ

f = 50Hz, no = 1000V/phút

Bài 6 :

Một đồng cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc có bốn cực, điện áp U = 220V, f = 50Hz Người ta dùng bộ nghịch lưu để cung cấp điện cho động cơ Để thay đổi tốc độ động cơ người ta sử dụng phương pháp biến đổi tần số Hãy tính tốc

độ động cơ và lượng điện áp đầu ra của bộ nghịch lưu với f = 30Hz, 40Hz, 50Hz,60Hz

Bài 7 :

Một động cơ không đồng bộ ba pha Roto dây quấn sáu cực được nối qua bộ nghịch lưu, biết điện áp giữa các vành trượt E2 = 600V Xác định góc mồi của bộ nghịch lưu ở tốc độ 600V/phút Bộ nghịch lưu được nối vào lưới ba pha 415V, 50Hz Bỏ qua hiện tượng chuyển mạch và các tổn hao

Bài 8 :

Một bộ nghịch lưu cung cấp cho động cơ roto lồng sóc 4 cực điện áp U = 240V,50Hz Xác định tần số và hiệu điện thế ở đầu ra khi tốc độ của động cơ bằng 900V/phút

Bài 9 :

15

Một bộ nghịch lưu cung cấp cho một động cơ không đồng bộ ba pha ở tần số 52Hz

và thành phần cơ bản của điện áp pha là 208V

- Xác định tốc độ khi hệ số trượt bằng 0,04

- Khi bộ nghịch lưu chuyển đột ngột sang f = 48Hz và điện áp = 192V thì tốc độ bằng bao nhiêu ?

ĐÁP ÁN CHƯƠNG III ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Bài 1 :

Chỉ có phương pháp giảm φ vì tốc độ động cơ tăng lên = 1,5 nđm

+ Ta có : Rư = 0,384Ω ; Mđm = 276,95 Nm

KEφđm = 0,41 V/phútKhi tốc độ tăng lên = 1,5 nđm KEφ = 0,27 V/phút

dc M

dc M

dc EK55,9

K55,9

Pđt = EưIư =M.n n =

- Vì tỷ số = 1  n = Eư = 90,33 rad/s = 864V/phút

độ 24,96V/s động cơ làm việc ở chế độ vượt đồng bộ với hệ số trượt là : = - 0,04

Do đó động cơ ở chế độ hãm tái sinh vì hệ số trượt âm Như vậy máy điện làm việc ở chế độ máy phát đồng bộ với Moment hãm

CHƯƠNG IV : CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆNBÀI 1 :

Cho đồ thị phụ tải tĩnh của một máy sản xuất có các tham số sau :

- Có tốc độ yêu cầu nyc = 720V/phút

- Động cơ kéo máy trên có thông số :

Công suất động cơ là 14KW, εtc = 60%

Kiểm tra công suất động cơ theo đồ thị phụ tải tĩnh đã cho Nếu giữ công suất động cơ không thay đổi, giảm hệ số đóng điện của động cơ xuống là 45% thì động cơ có đạt yêu cầu không ?

Cho đồ thị phụ tải như hình vẽ :

Tốc độ yêu cầu của hệ thống: 720V/phút

-160 5

t

kđ

700 t

ôđ

4 t

h

BÀI 1 :

Nm

74 t

t

M

1 i

n

1

i

2 i

* Vậy điều kiện phát nóng được thỏa mãn :

Kiểm tra điều kiện quá tải :

λm * Mđm = 2,2 * 77 = 169,4 Nm

Từ đồ thị phụ tải ta thấy Mmax = 140Nm

* Vậy khả năng quá tải động cơ vừa chọn thỏa mãn

- Công suất phụ tải yêu cầu : Pyc = 9,7 KW

- Vậy ta chọn động cơ có công suất : Pđm = 10 KW, nđm = 1420V/phút

λm = 2,2

Mđmđcơ = = 67Nm

21

- Vậy điều kiện phát nóng thỏa mãn Mđm > Mđt

- Kiểm tra khả năng quá tải :

Công suất động cơ là phù hợp với phụ tải tĩnh đã cho

Nếu giữ công suất động cơ không thay đổi, giảm hệ số đóng điện tiêu chuẩn xuống là 45% thì động cơ vẫn đạt yêu cầu vì có Pđm > Pđmqđ