BÀI TẬP TRANG BỊ ĐIỆN(25 lý thuyết) Nội dung: 25 câu lý thuyết và 4 bài tập trang bị điện PHẦN LÝ THUYẾT: trả lời: (*): cấu trúc của hệ truyền động điện gồm : I- BBĐ: bộ biến đổi dùng để : +) biến đổi loại dòng điện (dòng xoay chiều thành một chiều or ngược lại) +) biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng hoặc ngược lại) +) biến đổi mức điện áp (dòng điện), biến đổi số pha, biến đổi tần số…. Phân loại: Gồm có máy phát điện, hệ máy phát-động cơ(hệ F-Đ), các chỉnh lưu không điều khiển và có điều khiển, bộ biến tần… II-Đ: động cơ điện dùng để: +) biến đổi cơ năng thành điện năng (khi hãm điện) +) biến đổi điện năng thành cơ năng Phân loại: Gồm có động cơ xoay chiều KĐB 3 pha roto dây quấn hay lồng sóc, động cơ điện 1 chiều kích từ song song, nối tiếp hay kích từ bằng nam châm vĩnh cửu, động cơ xoay chiều đồng bộ…. III-TL: khâu truyền lực dùng để: +) truyền lực từ động cơ điện tới cơ cấu sản xuất +) biến đổi dạng chuyển động (quay tịnh tiến or lắc) +) làm phù hợp về tốc độ, momen, lực Phân loại: Bao gồm bánh răng, thanh răng, trục vít, xích, đai truyền, các bộ ly hơp cơ hoặc điện từ…. IV-CCSX: cơ cấu sản xuất dùng để: +) thực hiện các thao tác và sản xuất công nghệ. 1 Câu 1: nêu cấu trúc và phân loại hệ truyền động điện Phân loại: Gồm gia công chi tiết, nâng-hạ tải trọng, dịch chuyển…. V-ĐK: khối điều khiển dùng để: +) điều khiển BBĐ +) điều khiển Đ +) điều khiển cơ cấu truyền lực Phân loại: Gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và công nghệ, các khí cụ và thiết bị điều khiển đóng cắt có tiếp điểm ( rơ-le or công tắc), loại không có tiếp điểm (điện tử, bán dẫn), PLC, bộ vi xử lí…. (*) phân loại của hệ truyền động điện: Theo đặc điểm của động cơ điện (truyền động điện 1 chiều, KĐB, ĐB) Theo tính năng điều chỉnh( truyền động có điều chỉnh và không điều chỉnh) Theo thiết bị biến đổi (F-Đ) Ngoài ra còn có 1 số phân loại khác như : theo đảo chiều và không đảo chiều, truyền động quay và thẳng…. trả lời: ở trạng thái động cơ ở trạng thái máy phát (*) ở trạng động cơ:nlđược truyền từ động cơ đến máy sản xuất và được tiêu thụ tại cơ cấu công tác của máy. Trường hợp này công suất điện đưa vào động cơ dien P >0, công suất do động cơ sinh ra co P =M. ω >0, momen của động cơ cùng chiều với tốc độ. Trạng thái động cơ sẽ tương ứng với các điểm nằm trong góc phần tư thứ nhất và góc phần tư thứ 3 của mặt phẳng [M, ω ] (*) ở trạng thái máy phát : năng lượng được truyền từ phía máy sản xuất về động cơ. Khi hệ truyền động làm việc, trong một điều kiện nào đó cơ cấu công tác của máy sản xuất có thể tạo ra cơ năng do động năng hoặc thế năng tích lũy trong hệ đủ lớn, cơ năng đó được truyền về trục động cơ, động cơ tiếp nhận năng lượng này và làm việc như máy phát điện. ngược với trường hợp trên công suất cơ của động sẽ là 2 Câu 7: câu 2: nêu các trạng thái làm việc của truyền động điện Pcơ <0, nghĩa là M. ω <0, momen động cơ ngược chiều với tốc độ. Còn công suất do máy sản xuất tạo ra sẽ là Pc=Mc. ω >0. Biểu diễn các trạng thái làm việc trên mặt phẳng [M, ω ]: II M( ω ) I G trạng thái máy phát Mc( ω ) trạng thái động cơ M ω <0; Mc. ω >0 M. ω <0; Mc. ω >0 Trạng thái động cơ III Mc( ω ) M( ω ) Trạng thái máy phát M. ω >0;M. ω <0 M. ω <0; Mc. ω >0 IV trả lời: khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở trong của nguồn coi như bằng không thì điện áp nguồn sẽ là không đổi, không phụ thuộc dòng điện chạy trong phần ứng động cơ. Khi đó động cơ kích từ song song cũng được coi như kích từ độc lập. nên ta xét 2 là 1: 3 I II III IV câu 3: phương trình đặc tính cơ và các ảnh hưởng thông số điện đối với đặc tính cơ điện 1 chiều kích từ độc lập và song song. Uư Rư Rfư KT I  R fk KT U Từ sơ đồ nối dây kích từ độc lập trên ta có: Uư = E+(Rư+Rfư).Iư (*) Với: Uư là điện áp nguồn đặt vào phần ứng Rư = rư+rcf +rcb+rct Rfư là điện trở phụ trong mạch phản ứng; Iư là dòng điện mạch phần ứng. E-là sức điện động của phần ứng động cơ (E= K. ωφ . ) thay vào (*) ta có: ' '' ' u fuu u I K RR K U φφ ω + −= (*) Biểu thức(*) trên là đặc tính cơ điện của động cơ. Có thể biểu diễn đặc tính cơ dưới dạng: ωωω ∆−= 0 Với φ ω K U u' 0 = gọi là tốc không tải lý tưởng. ' '' u fuu I K RR φ ω + =∆ gọi là độ sụt tốc độ. Có thể biểu diễn phương trình đặc tính cơ dưới dạng hàm bậc nhất Y=Ax+B Như hình sau: 4 E ω φ ω K U u' 0 = M 0 Từ đó ta có thể suy ra M=M nm = 'u đm đm R U K φ =K. nmđm I. φ (**) (*) ảnh hưởng của các thông số điện tới đặc tính cơ: Phương trình đặc tính cơ )(Mf= ω ảnh hưởng bởi các thông số: 1. trường hợp thay đổi điện áp phần ứng. vì điện áp phần ứng không thể vượt quá giá trị định mức nên ta chỉ có thể giảm Uư biến đổi, Rp= const, φ =const 2. trường hợp thay đổi điện trở mạch phản ứng Vì điện trở tổng mạch phản ứng là : Rư Σ = Rư + Rfư nên chỉ tăng về phía Rfư Uư = const, Rư=var, φ =const; 3. trường hợp thay đổi từ thông kích từ Uư=const, Rfư =const, φ =var; Để thay đổi từ thông φ ta phải thay đổi dòng điện kích từ nhờ biến trở Rkt mắc ở mạch kích từ động cơ. Vì chỉ có thể tăng Rkt nên từ thông chỉ có thể giảm về phía từ thông định mức. 5 câu 4: Nêu phương trình đặc tính cơ và ảnh hưởng thông số điện với đặc tính cơ p của động cơ một chiều kích từ nối tiếp Trả lời: Động cơ một chiều kích từ nối tiếp có cuộn kích từ nối tiếp với các dây phần ứng như sơ đồ: _ + I  Đ Rp Ta có Iư = Ikt nên cuộn dây kích từ nối tiếp có tiết diện dây lớn và số vòng dây ít. Từ thông của động cơ phụ thuộc vào dòng điện phần ứng (hay phụ thuộc vào tải): '.K= φ Iư K’ phụ thuộc vào cấu tạo cuộn dây kích từ. Từ các phương trình cơ bản: Uư = E+(Rư+Rfư).Iư (*) Có: Eư= K. ωφ . M = K. φ .Iu = K.K'. 2 'u I Ta có thể tìm được phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ nối tiếp: '. .'. ' KK R MKK U u Σ −= ω (**) Đồ thì đặc tính cơ động cơ một chiều kích từ nối tiếp là 1 đường hyperbol: ω đm ω A 0 đm c M . M Khi Mc = 0 (Iư=0) theo phương trình đặc tính cơ thì trị số ω vô cùng lớn. (*) ảnh hưởng của các thông số điện tới đặc tính cơ: 6 E Dòng điện phần ứng cũng là dòng kích từ nên khả năng tải của động cơ hầu như không bị ảnh hưởng bởi điện áp. Phương trình đặc tính cơ : )(Mf= ω của động cơ một chiều kích từ nối tiếp cho thấy đặc tính cơ bị ảnh hưởng bởi điện trở mạch động cơ. Đặc tính cơ tự nhiên cao nhất ứng với điện trở phụ Rfư=0. các đặc tính cơ nhân tạo ứng với Rfư #0, đặc tính càng thấp khi Rfư càng lớn. ω Rp2>Rp1>Rp TN Rp1 Rp=0 Rp2 M 0 Mmm Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các thông số điện tới đặc tính cơ: Trả lời: Khi coi 3 pha động cơ là đối xứng, được cấp nguồn bởi nguồn xoay chiều hình sin 3 pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hòa có thể xem xét động cơ qua sơ dồ thay thế 1 pha. Đó là sơ đồ điện 1 pha stator với các đại lượng điện ở mạch rotoh. Đã quy đổi về phía stator. X1 + R1 Xm X’2 Rm R’2/2 - Sơ đồ thay thế 1 pha động cơ KĐB 7 câu 5: Nêu phương trình đặc tính cơ và các ảnh hưởng thông số điện với đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều 3pha KĐB Ta có hệ số quy đổi: phdm phdm E E E K 2 1 = ⇒ hệ số quy đổi dòng điện E K k 1 1 = Dòng điện rotor quy đổi về stator có thể tính từ sơ đồ thay thế: )( 21 2 1 1 2 ′ ++         ′ + = ′ XX S R R U I PH Nếu coi tổn thất phụ ≈ 0 thì M đt =Mcơ=M         +         ′ + ′ = ∆ = nm PH X S R RS RUP M 2 2 2 10 2 1 2 0 2 .3 . ω ωω Với X nm = X 1 + ′ 2 X là điện kháng ngắn mạch Phương trình biểu thị M = f(s)=f[s( ω )] là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều 3 pha KĐB ω Ta có đường đặc tính cơ: 0 ω A th ω K 0 M mm Mth M Trên đường đặc tính cơ có điểm cực trị K (điểm tới hạn): 0= S M d d Giải phương trình : Sth = + nm XR R 2 2 1 2 + ′ thay vào phương trình đặc tính ta có: Mth )(2 3 22 110 1 2 nm PH XRR U ++ += ω (*) ảnh hưởng của các thông số điện với đặc tính cơ: + thay đổi điện áp U1ph + thay đổi điện trở R2’ + thay đổi điện trở R1, điện kháng X1 ở stator + thay đổi số đôi cực p 8 + thay đổi tần số f1 của nguồn điện áp cấp Trả lời: Khi stator của động cơ dồng bộ vào lưới điện xoay chiều có tần số f1 không đổi động cơ sẽ làm việc với tốc độ đồng bộ không phụ thuộc tải. p f 1 0 2 π ω = Như vậy với đặc tính cơ của động cơ này trong phạm vi momen cho phép M ≤ Mmax Là đường thẳng song song với trục hoành, với độ cứng β = ∞ và biểu diễn như đường: 0 ω 0 M max M Khi momen vượt qua trị số cực đại cho phép M>Mmax thì tốc độ động cơ sẽ lệch khỏi tốc độ đồng bộ Trả lời: Nếu khởi động (mở máy) động cơ điện một chiều bằng phương pháp đóng trực tiếp thì ban đầu tốc độ động cơ cần bằng 0 nên dòng khởi động ban đầu rất lớn. Cần đưa thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng, sau đó loại dần chúng để đưa tốc độ động cơ lên xác định. cpđm fuu đm nmKDBD II RR U II ≤−= + == )5,22( '' 9 câu 7: nêu khởi động (mở máy) động cơ điện một chiều kích từ độc lập và song song. câu 6: nêu đường đặc tính của động cơ điện đồng bộ Khi bắt đầu cấp điện cho động cơ với toàn bộ điện trở khởi động, Mbđ của động cơ sẽ có giá trị Mmm. Momen lớn hơn Mc tĩnh. Động cơ bắt đầu được gia tốc, tốc độ càng tăng lên thì momen càng giảm xuống theo đường cong ab Mđc giảm dần nên hiệu quả gia tốc giảm đến 1 tốc độ nào đó, ứng b, tiếp điểm 1G đóng lại, một đoạn điện trở khởi động bị nối tắt ngay tại đó động cơ -> C (ở điểm thứ 2). Mđc tăng gia tốc tăng và sau đó giảm Mđc theo cd. Sau khi đóng tiếp điểm 2G momen động cơ giảm theo đường ef -> chuyển sang đặc tính cơ tự nhiên. + - kt i ktd RP1 Rp2 RP3sơ đồ mở máy động cơ Điện một chiều kích từ Độc lập và song song qua 3 cấp trở 1G 2G 3G + - Đường đặc tính cơ lúc mở máy: M,n ω a c e g 0 ω F g 1G , 2G , 3G b d f D e 1G, 2G Mmm M1 g B c 1G e MC a b 0 Mc M1 Mmm M a c t 10 E câu 8:nêu khởi động (mở máy) động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp [...]... tăng tới f lúc này k3 đóng lại R3 bị loại động cơ tiến tới g và tăng tới A ứng với Mc quá trình mở máy kết thúc (*) Điện trở hoặc điện kháng nối tiếp trong stator: Áp dụng cho điện trở, điện kháng mắc nối tiếp với stator: (*) phân tích: ở thời điểm ban đầu, các K2 đóng lại để R hoặc điện kháng và stator khi tốc độ động cơ tăng thì K1 đóng lại, K2 mở ra để loại R or điện kháng vậy nên quá trình kết thúc... động cơ không vào được đồng bộ mà làm việc lâu ở chế độ KĐB, cuộn mở máy sẽ bị quá nóng câu 11: Hãm động cơ điện là gì? Cho ví dụ về hãm tái sinh Trả lời: Hãm điện của động cơ điện là trạng thái động cơ sinh ra momen điện từ ngược với chiều quay rotor Phương pháp hãm điện tỏ ra rất có hiệu lực trong các mục đích trên khi hãm điện từ tác dụng vào rotor động cơ để cải lại chuyển động quay mà rotor đang... thiết bị nào đó (R, điện kháng, điện dung….) để thay đổi một hoặc nhiều thông số đặc trưng hoặc để giữ một thông số nào đó Để tự động điều khiển hoạt động của truyền động điện, hệ thống điều khiển phải có những cơ cấu, thiết bị thụ cảm được giá trị các thông số đặc trưng cho chế độ công tác của truyền động điện Ví dụ minh họa về ĐKTĐ theo nguyên tắc thời gian: Xét mạch điều khiển khởi động động cơ điện. .. dấu: Ih = U u ' + Eu ' U u ' + kΦω = Ru ' + R p Ru ' + R p M h = kΦI h câu 13: Hãm động cơ điện là gì? Cho ví dụ về hãm động năng Trả lời: Hãm điện của động cơ điện là trạng thái động cơ sinh ra momen điện từ ngược với chiều quay rotor Phương pháp hãm điện tỏ ra rất có hiệu lực trong các mục đích trên khi hãm điện từ tác dụng vào rotor động cơ để cải lại chuyển động quay mà rotor đang có (*) phân loại:... ω ω0 A MC chế độ nâng tải Mkd 0 M chế độ giảm tải - ω0 ωođ MC B 14 câu 1 Cau12: Hãm động cơ điện là gì? Cho ví dụ về hãm ngược Trả lời: Hãm điện của động cơ điện là trạng thái động cơ sinh ra momen điện từ ngược với chiều quay rotor Phương pháp hãm điện tỏ ra rất có hiệu lực trong các mục đích trên khi hãm điện từ tác dụng vào rotor động cơ để cải lại chuyển động quay mà rotor đang có (*) phân loại:... động điện, hệ thống điều khiển phải có những cơ cấu, thiết bị thụ cảm được giá trị các thông số đặc trưng cho chế độ công tác của truyền động điện Ví dụ minh họa về ĐKTĐ theo nguyên tắc điều khiển tốc độ: Ví dụ trường hợp điều khiển mở máy động cơ: Khi ấn nút M, công tắc Đg có điện đóng mạch phần ứng động cơ vào nguồn 3 điện trở phụ r1,r2ư,r3 động cơ gia tốc trên (1) khi tốc độ động cơ đạt ω1 điện. .. chúng cần thiết khi chuẩn bị gia công, hiệu chỉnh máy… PHẦN BÀI TẬP: 27 câu 19: thuyết minh nguyên lý làm việc sơ đồ điện hệ truyền động trục chính của máy doa ngang 2620 (có sơ đồ điện kèm theo) Trả lời: Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động trục chính máy doa ngang 2620: Tiếp điểm 2KH kín, dây quấn động cơ được nối λλ tương ứng tốc độ cao Tiếp điểm 1KH liên quan đến thiết bị chuyển đổi tốc độ trục chính... R2 điện áp vượt qua điện áp hút rơle 2Rth làm nó hoạt động sẽ m ở ngay tiếp điểm thường kín đóng chậm 2Rth (11-13) trên mạch 2G cùng với sự hoạt động của rơle 1Rth câu 20: nêu các nguyên tắc điều khiển tự động TĐĐ? Cho ví dụ về nguyên tắc điều khiển tốc độ Trả lời: Các nguyên tắc điều khiển TĐĐ là điều khiển hệ thống đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống những phần tử, thiết bị nào đó (R, điện kháng, điện. .. chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato Đặc điểm: Thay đổi điện áp chỉ thực hiện được về phía giảm dưới giá trị định mức nên kéo theo momen tới hạn giảm nhanh theo bình phương của điện áp Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ KĐB thường có độ trượt tới hạn nhỏ nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách giảm điện áp thường được thực hiện cùng với tăng điện trở phụ ở mach rotor để tăng... công tắc tơ 2G đạt trị số hút U2 do đó 2G bị hút Tiếp tục lại r2 chuyển sang (3) tương tự cho đến khi ổn định câu 21: nêu các nguyên tắc điều khiển tự động TĐĐ? Cho ví dụ về nguyên tắc điều khiển theo nguyên tắc dòng điện Trả lời: Các nguyên tắc điều khiển TĐĐ là điều khiển hệ thống đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống những phần tử, thiết bị nào đó (R, điện kháng, điện dung….) để thay đổi một hoặc nhiều . BÀI TẬP TRANG BỊ ĐIỆN(25 lý thuyết) Nội dung: 25 câu lý thuyết và 4 bài tập trang bị điện PHẦN LÝ THUYẾT: trả lời: (*): cấu trúc của hệ truyền động điện. Mth )(2 3 22 110 1 2 nm PH XRR U ++ += ω (*) ảnh hưởng của các thông số điện với đặc tính cơ: + thay đổi điện áp U1ph + thay đổi điện trở R2’ + thay đổi điện trở R1, điện kháng X1 ở stator + thay