Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
Mục lục
Mụclục.1
Lời nói đầu: 2
Chơng 1: Giới thiệu về xe con cầu trục3
Chơng 2: Thiết kế phần lực của hệ thống ..5
Chơng 3: Tổng hợp các mạch vòng 16
Chơng 4: Mô phỏng 37
Kết luận: 42
Tài liệu tham khảo: .43
Sinh viên: Đào Hữu Hùng
Lớp: Tự Động Hóa 3 K47
1
Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
Lời nói đầu
Động cơ không đồng bộ ngày nay đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thay cho
các động cơ khác vì nó có nhiều u điểm nh khởi động đơn giản, vận hành tin cậy, rẻ
tiền và kích thớc gọn nhẹ. Nhợc điểm của nó là đặc tính cơ phi tuyến mạnh nên trớc
đây, với các phơng pháp điều khiển còn đơn giản, loại động cơ này phải nhờng chỗ cho
động cơ điện một chiều. Nhng với việc phát triển của các lý thuyết điều khiển, truyền
động cộng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật nh kỹ thuật vi xử lý, điện tử công suất
nên đã hạn chế đợc nhợc điểm trên, đa động cơ không đồng bộ trở thành phổ biến.
Trớc đây thờng điều khiển động cơ bằng cách điều chỉnh điện áp. Đây là một phơng
pháp đơn giản nhng chất lợng điều chỉnh kể cả tĩnh lẫn động đều không cao. Để điều
khiển đợc chính xác và hiệu quả phải nói đến phơng pháp thay đổi tần số điện áp
nguồn cung cấp. Do tốc độ động cơ không đồng bộ xấp xỉ tốc độ đồng bộ nên động cơ
làm việc với độ trợt nhỏ và tổn hao công suất trợt trong mạch rôto nhỏ. Tuy nhiên ph-
ơng pháp này còn phức tạp và đắt tiền. hiết bị dùng để biến đổi tần số là các bộ nghịch
lu, có thể là nghịch lu trực tiếp hoặc gián tiếp. Ta có thể sử dụng bộ biến tần là một
thiết bị tích hợp cả chỉnh lu, nghịch lu lẫn điều khiển. Luật điều khiển trong mỗi biến
tần tuỳ thuộc vào nhà sản xuất.

Cầu trục thờng đợc đặt trong nhà xởng hay ngoài trời. Môi trờng làm việc của
cầu trục thờng rất nặng nề. Xe con - cầu trục thờng làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp
lại. Động cơ truyền động thờng phải đảo chiều quay liên tục. Hơn nữa, động cơ
truyền động cầu trục có momen thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt. Trong một chu kỳ
làm việc của cầu trục, thì chỉ có nửa chu kỳ động cơ phải làm việc đầy tải và trong
nửa chu kỳ tiếp theo thì động cơ phải làm việc không tải. Khi không có tải thì
momen của động cơ không vợt quá 35 đến 50 M
đm
. [2]
Trong các hệ truyền động của xe con - cầu trục, yêu cầu quá trình tăng tốc,
giảm tốc, hãm và đảo chiều xảy ra phải êm. Tuy nhiên, momen động trong quá
trình quá độ phải đợc hạn chế theo yêu cầu của kỹ thuật an toàn.
Năng suất của xe con - cầu trục quyết định bởi hai yếu tố: tải trọng của thiết bị
và số chu kỳ phải dịch chuyển tiến lên và giật lùi trong một giờ. Tải trọng trong một
chu kỳ không nh nhau và nhỏ hơn tải trọng định mức, cho nên phụ tải đối với động
cơ chỉ đạt 60 - 70% công suất định mức của động cơ. Hơn nữa, trong một nửa chu
kỳ còn lại thì động cơ lại chạy không tải ( không có tải trọng - thờng là nh vậy ).
Do điều kiện làm việc của xe con cầu trục nặng nề, thờng xuyên làm việc trong
chế độ quá tải nên khi thiết kế hệ truyền động cho xe con - cầu trục phải chú ý khi
quá tải của động cơ. [2]
Dới đây là hình ảnh về một mô hình của một chiếc xe con - cầu trục.
Sinh viên: Đào Hữu Hùng
Lớp: Tự Động Hóa 3 K47
3
Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
Chơng 2
Thiết kế phần lực của hệ truyền động
2.1. Đặc điểm cơ bản của hệ truyền động.
Chế độ làm việc của các cầu trục phải đợc xác định từ các yêu cầu của quá
trình công nghệ, chức năng của cầu trục trong dây chuyền sản xuất. Cấu tạo và kết

GG
F
b
+
=
trong đó:
G
0
- trọng lợng bản thân của cơ cấu [N]
G - trọng lợng của tải trọng [N]
R
b
- bán kính bánh xe [cm]
f - hệ số ma sát [cm]
Nếu bánh xe bằng thép, lăn trên đờng ray thì f = ( 0,05 ữ 0,1 ) cm
Thành phần F
ct
xác định theo biểu thức:
][)(
0
NGGF
ct
à
+=
Nếu dời điểm đặt của lực về vành bánh xe thì tíh theo biểu thức:
b
ct
ct
R
R

1
+G
0
F
5
Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
Đối với các cơ cấu lăn trên bánh xe bằng sắt, lăn trên đờng ray, phải tính đến
lực cản ma sát giữa mép bánh xe và đờng ray. Lực đó, đợc tính thêm bằng hệ số dự
trữ k:
)(
0
'
fR
R
GG
kkFF
ct
b
cc
+
+
==
à
k lấy từ kinh nghiệm hoặc thực hành.
Đối với xe con khi dùng: ổ trợt k = 1,25 ữ 1,6
ổ bi k = 2,5 ữ 3,2
2.3. Chọn công suất động cơ và chọn loại động cơ.
Thời gian xe con chạy hết quãng đờng là: ( ứng với lúc vận tốc v lớn nhất có
thể là v = 1m/s ). Giả thiết rằng quãng đờng dịch chuyển của xe con là l = 50 m.
s

C
C
===

Giả thiết thời gian xe dừng để tháo tải trọng là t
1
= 120s, thời gian xe dừng để
lấy tải trọng là t
2
= 150s.
%03,27100
150120100
100
%100
2
2
%
0201
=
++
=
++
=
ttt
t

Chọn công suất động cơ theo công suất trung bình:
)(39,9
2
63,288,4

983
35,0.14,3
60.18.1.
max
===
b
dc
D
iv
n

(vòng/phút)
Tốc độ của động cơ lúc nhỏ nhất:
49
35,0.14,3
60.18.05,0
.
min
min
===
b
dc
D
iv
n

(vòng/phút)
Vậy ta chọn động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc loại MTK B3U-6 có % =
25%, P
đm

t tt
01
Đồ thị phụ tải của xe con - cầu trục
Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
Ta có:
)(6,46
983
55,9.4800
Nm
P
M
cdm
cdm
===

)(6,25
983
55,9.2630
0
0
Nm
P
M
C
C
===

)(5,19
370
50).6,256,46(

Ta thấy: M
đm
> M
đt
Vậy động cơ đợc chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng.
2.4.2. Kiểm nghiệm động cơ theo khả năng quá tải và khởi động.
Với động cơ MTK B3U-6 có tỉ số
1,3=
dm
th
M
M
và
8,2=
dm
kd
M
M
Vậy
)(1,344111.1,3.1,3 NmMM
dmth
===
M
th
> M
cmax
.
)(311111.8,28,2 NmMM
dmkddm
===

cos
đm
= 0,8
cos
kđ
= 0,72
cos
kt
= 0,09
I
STđm
= 26A
I
ST0
= 15,7A
r
ST
= 0,54
x
ST
= 0,575
Thông số Rô to
Sinh viên: Đào Hữu Hùng
Lớp: Tự Động Hóa 3 K47
8
Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
I
r

đm

T1
T4
T3
T6
T5
T2
D1'
D4'
D3'
D6'
D5'
D2'
a
b
c
Ta có động cơ có điện áp định mức là 380V và điện áp vào của biến tần cũng là
3 pha 380V. Đây là bài toán chọn van nên để đơn giản trong việc tính chọn các van
của bộ biến đổi, ta giả thiết rằng hiệu suất của các bộ chỉnh lu, nghịch lu và khâu
liên kết một chiều ( DC link ) đều bằng 100%. Với giả thiết này thì giá trị dòng
điện trung bình đi qua các van tính đợc sẽ nhỏ hơn so với thực tế. Do đó, sau này ta
cần phải nhân hệ số dữ trữ cao để bù đắp lại sai số mà ta đã giả thiết trong quá trình
tính toán này.
Đối với bộ nghịch lu thì ta coi thành phần sóng điện áp ra của nó chỉ là sóng
điều hòa bậc 1 ( vì nó chiếm tới 96% giá trị điện áp ra ).
Giá trị điện áp ra sau bộ chỉnh lu là:
VUvU
d
8,514220.34,2.34,2 ===
Mặt khác nếu tính ngợc lại từ phía động cơ:
VUU

I
d
dm
d
4,21
515
11000
===
Dòng điện trung bình qua các van IGBT là:
A
I
I
d
T
13,7
3
4,21
3
===
Điện áp ngợc đặt vào các van IGBT là:
VUU
dCE
T
515==
Dòng điện trung bình lớn nhất qua van là:
AIKI
TiT
52,2813,7.4
max
===

6
'
===
Điện áp ngợc cực đại đặt lên diode là:
VUKU
ngDuD
1185515.3,2.
max'
===
Dòng điện trung bình đi qua van là:
AIKI
DiD
3,1457,3.4
'max'
===
Vậy chọn diode loại: SW12PCR030 có thông số:
I
max
= 30A U = 1,77V
U
NGmax
= 1200V I
th
= 120A
I
PIK
= 245A T
CP
= 175
o

Chn t lc C.
Sinh viên: Đào Hữu Hùng
Lớp: Tự Động Hóa 3 K47
10
Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
Theo kinh nghim ca thy giỏo hng dn, ta chn t lc C = 1800àF, giỏ
tr in ỏp trờn hai bn ca t in l 1000V. Ta mc song song ba t cú giỏ tr C
= 600àF cú mt t in cú giỏ tr in dung tng ng l 1800àF.
Tớnh chn in tr hóm v Transistor úng c t in tr hóm.
Khi ng c hóm thỡ ton b ng nng ca ng c s c a ngc
tr v phớa khõu mt chiu trung gian thụng qua cỏc diode mc song song ngc
vi cỏc IGBT. Phn nng lng ú s c np vo cho t (vỡ chnh lu l
chnh lu khụng iu khin nờn nng lng khụng th tr tr v li). iu
ny lm cho in ỏp trờn hai bn cc ca t lc s tng lờn. trỏnh quỏ ỏp cho
t thỡ ta thit k mt in tr hóm. Khi in ỏp trờn t n mc cn phi bo
v an ton cho t thỡ ta phỏt xung m Transistor T ton b nng lng t
phớa ng c tr v c t núng trờn in tr hóm.
Nh vy khi hóm thỡ Transistor T phi chu ton b nng lng tr v ca
ng c. in ỏp ngc ln nht m Transistor T phi chu l in ỏp an ton
ca t. trờn ta ó chn t cú in ỏp danh nh l 1000V v t ú cú in ỏp
an ton l 900V. iu ú cú ngha l khi in ỏp trờn t t 900V thỡ cn phi
phỏt xung m T. Ta tớnh mt cỏch cc oan nht l lỳc ú Transistor phi chu
ton b cụng sut ca ng c. Khi ú, dũng in ln nht i qua van phi bng
dũng I = 11000/900 = 12,2A.
Chn h s d tr in ỏp K
u
= 1,7.
Chn h s d tr dũng in K
i
= 3.

Phát nhiệt trong trạng thái không dẫn dòng của van. Khi van không
dẫn dòng thì qua van có dòng điện rò. Do đó trên van sẽ có một lợng
công suất tỏa nhiệt là bằng điện áp ngợc nhân với dòng rò.
Phát nhiệt trong trạng thái quá độ của van. Cả khi van tắt và van dẫn
thì đều có tỏa nhiệt. Khi van đang dẫn dòng mà chuyển sang trạng
thái tắt thì dòng điện giảm từ từ về không. Trong khi đó thì điện áp lại
tăng dần từ giá trị điện áp sụt áp lên giá trị điện áp ngợc. Do dó, nó
cũng gây ra một lợng công suất tỏa nhiệt đáng kể. Và trong quá trình
ngợc lại thì cũng tơng tự nh vậy.
Phát nhiệt trong quá trình phát xung mở van ( chỉ đối với những van
điều khiển đợc ). Khi phát xung mở van thì cũng làm nóng cực điều
khiển.
Tuy nhiên, trong 4 loại phát nhiệt cho van này thì loại hình phát nhiệt đầu tiên
là lớn nhất. Do đó, trong quá trình thiết kế ta chỉ cần quan tâm đên loại hình phát
nhiệt này.
2.6.1.1. Tính toán cánh tản nhiệt cho các van Diode chỉnh lu.
Tn tht cụng sut trờn mi van l:
W1,5377,1.30. ===
lv
IUP
Din tớch ta nhit:

m
TN
k
P
S

=
Trong ú: : l chờnh nhit so vi mụi trng.

Tng din tớch ca cỏnh tn nhit l:
S
TN
= 5.2.5.5 = 250 cm
2
= 0,25m
2
2.6.1.2. Tớnh chn cỏnh tn nhit cho diode mch nghch lu.
Cỏc van diode trong mch nghch lu cú cựng loi vi cỏc diode trong mch
chnh lu nờn ta s dng loi cỏnh tn nhit cho nú.
2.6.1.3. Tớnh chn cỏnh tn nhit cho IGBT ca mch nghch lu.
Tra datasheet ca van ta cú cụng sut tiờu tỏn trờn collector l 310W.
Nhit cho phộp trờn v ca van l: 125
o
C. Ta chn nhit lm vic trờn
cỏnh tn nhit ca van l: 110
o
C.
= T
lv
T
mt
= 110 40 = 70
o
C
Sinh viên: Đào Hữu Hùng
Lớp: Tự Động Hóa 3 K47
12
ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho xe con cÇu trôc
Diện tích cánh tản nhiệt là:

ω

= K
ω
.ω - Rư
p
I - ∆U
ct
Nếu chọn điện trở đủ lớn thì gần đúng ta có:
U
ω
= K
ω
.ω
Khi có bộ lọc đầu ra thì hàm truyền của máy phát tốc là:
p
K
p
pU
F
f
FT
ω
ωω
τω
+
==
1)(
)(
Trong đó: K

3,95
10
≈==
ω
K
Hằng số thời gian của bộ lọc T
f
ω
< 5ms, chọn T
f
ω
= 1(ms)
Vậy ta có hàm truyền máy phát tốc là:
Sinh viªn: §µo H÷u Hïng
Líp: Tù §éng Hãa 3 – K47
13
R
C
U
FT
Rt
Uω
ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho xe con cÇu trôc
p
F
FT
001,01
1,0
+
=

Ta ký hiệu P
I
là tỷ số của máy biến dòng, vậy cơ cấu hàm truyền đo lường
dòng điện là:
p
K
pI
pU
pF
fI
I
I
τ
+
==
1)(
)(
)(
1
21
Trong đó: K
I
= P
I
R
1
là hệ số tỷ lệ.
τ
fI
= RC là hằng số thời gian bộ lọc.

λ
Với λ = 0,25
Vậy ta có hàm truyền đạt của khâu đo lường dòng điện là:
p
pF
I
001,01
157,0
)(
+
=
Sinh viªn: §µo H÷u Hïng
Líp: Tù §éng Hãa 3 – K47
14
Ic
Ib
Ia
R0
R0
R0
R1
D0
R
C
I2
U
2I
U
2I0
ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho xe con cÇu trôc

động cơ không đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh .
Trong công nghiệp thường sử dụng bốn hệ điều chỉnh tốc độ :
+ Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ
+ Điều chỉnh xung điện trở mạch rô to
Sinh viªn: §µo H÷u Hïng
Líp: Tù §éng Hãa 3 – K47
15
ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho xe con cÇu trôc
+ Phương pháp điều chỉnh công suất trượt
+ Phương pháp biến đổi tần số
Sau đây là một số đặc điểm và phạm vi ứng dụng của 4 phương pháp.
1. Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ
Ưu điểm:
- Tổn thất trong bộ biến đổi thấp
- Dễ dàng tự động hoá
- Thiết bị thực hiện là Thyristor hay van hai chiều có bán sẵn trên thị trường.
- Phù hợp cho các tải có momen tải là hàm tăng của tốc độ như bơm li tâm, quạt
gió
Nhược điểm:
- Điện áp không sin có nhiều thành phân sóng hài bậc cao.
- Tổn thất phụ do dòng Fucault lớn.
- Momen và tốc độ dao động khi vận hành.
- Phạm vi điều chỉnh hẹp.
2. Điều chỉnh công suất trượt
Ưu điểm:
- Công suất trượt được trả về lưới hoặc cấp cho động cơ một chiều.
- Đặc tính điều chỉnh có độ cứng cao.
Nhược điểm:
- Hệ thống phải dùng thêm một sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển hoặc động cơ
một chiều.

bằng cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động cơ KĐB rotor lồng sóc sẽ có
kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ có thể làm việc trong nhiều môi trường
Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp.
Đối với hệ thống này động cơ không nhận điện từ lưới chung mà từ một bộ
biến tần. Bộ biến tần này có khả năng biến đổi tần số và điện áp ra một cách độc
lập với nhau. Trong phần này đề cập đến hai nội dung: Nguyên lý điều chỉnh tốc độ
động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số và các loại biến tần dùng trong hệ truyền
động biến tần - động cơ KĐB
4.1 Nguyên lý điều chỉnh tần số:
Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số fi của
điện áp stato được rút ra từ biểu thức xác định động cơ KĐB
ωs = 2.π.fs
Vậy sức điện động của dây quấn stato của động cơ tỷ lệ với tần số ra và từ
thông: Es = C.φ.fs
Mặt khác nếu bỏ qua độ sụt áp trên tổng trở dây quấn stato tức coi
Sinh viªn: §µo H÷u Hïng
Líp: Tù §éng Hãa 3 – K47
17
fsCEsUs
X
s
R
s
IsUs
φ
=≈⇒≈+=∆
0
22
Thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục
Vy ng thi vi vic iu chnh tn s ta phi iu chnh c in ỏp ngun

,U
2
.
c im:
Hiu sut bin i nng lng cao do ch cú mt ln bin i in nng
.Thc hin hóm tỏi sinh nng lng m khụng cn mch in ph.
H s cụng sut thp,tn s Iu chnh b gii hn trờn bi tn s ngun cung
cp.Thng dựng cho h truyn ng cụng sut ln,tc lm vic thp.
Bin tn giỏn tip:
Bin tn ngun ỏp:
Sinh viên: Đào Hữu Hùng
Lớp: Tự Động Hóa 3 K47
18
BT
U
1
,f
1
U
2
,f
2
U
2
,f
2
U
1
,f
1

NL
U
1
,f
1
U
2
,f
2
ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho xe con cÇu trôc
Theo yêu cầu của đề bài và theo đặc điểm hệ truyền động cho xe con cầu
trục là có momen tải không đổi, em chọn phương pháp điều chỉnh tần số nguồn
cung cấp cho động cơ sư dụng biến tần nguồn áp cho hệ xe con cầu trục đã cho.
3.2. Mụ hỡnh toỏn học của động cơ không đồng bộ.
Để xõy dựng và thiết kế bộ điều chỉnh cần phải cú mụ hỡnh mụ tả chớnh xỏc
tới mức tối đa đối tượng điều chỉnh.
Xuất phỏt điểm để xõy dựng mụ hỡnh toỏn học cho động cơ không đồng bộ
là mụ hỡnh đơn giản của động cơ trong hỡnh trờn. Mụ hỡnh toỏn học thu được cần
phải thể hiện rừ cỏc đặc tớnh thời gian của đối tượng điều chỉnh. Tuy nhiờn, cần
phải lưu ý rằng mụ hỡnh mà chỳng ta xõy dựng ở đây khụng nhằm mục đích mụ
phỏng chớnh xỏc về mặt toỏn học đối tượng động cơ mà mụ hỡnh ở đây chỉ phục
vụ cho việc xõy dựng thuật toỏn điều chỉnh động cơ.
Về phương diện động học hệ thống, động cơ không đồng bộ được mụ tả bởi
một hệ phương trỡnh vi phõn bậc cao. Vỡ cấu trỳc phõn bố trong khụng gian của
cỏc cuộn dõy phức tạp và cỏc mạch từ múc vũng nờn ta phải chấp nhận một loạt
cỏc giả thiết sau đây khi mụ hỡnh húa động cơ.
 Cỏc cuộn dõy stator được phõn bố một cỏch đối xứng trong khụng
gian.
Sinh viªn: §µo H÷u Hïng
Líp: Tù §éng Hãa 3 – K47

Cuén d©y
pha U
Cuén d©y
pha W
Cuén d©y
phaV
Mụ hỡnh đơn giản của động cơ không đồng bộ rotor lồng
súc
ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho xe con cÇu trôc
 Cỏc thụng số của động cơ không đổi nghĩa là khụng phụ thuộc vào
nhiệt độ, điện trở rotor khụng phụ thuộc vào tần số dũng điện rotor,
mạch từ khụng bóo hũa nờn điện khỏng X
1
và X
2
khụng đổi.
 Tổng dẫn mạch từ húa khụng thay đổi, dũng điện từ húa khụng phục
thuộc tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp đặt vào stator của động cơ.
 Bỏ qua cỏc tổn thất ma sỏt, tổn thất trong lừi thộp.
 Điện áp lưới hoàn toàn hỡnh sin và đối xứng ba pha.
Động cơ không đồng bộ là loại động cơ được dựng phổ biến nhất trong thực
tế vỡ nú cú cỏc ưu điểm là: cấu trỳc đơn giản, bền vững, dễ chế tạo, giỏ thành rẻ,
khả năng quỏ tải về momen lớn, cú thể làm việc ở tốc độ rất thấp hoặc rất cao, hoạt
động dựa trờn nguyờn lý cảm ứng điện từ nờn cú thể ứng dụng trong những mụi
trường cú hoạt tớnh cao, chỏy nổ.
Động cơ không đồng bộ 3 pha là mỏy điện cú nhiều dõy quấn trờn stator,
phương trỡnh cõn bằng điện áp trờn mỗi cuộn dõy như sau.
U
k
= R

2
1
Gọi gúc lệch của trục cỏc dõy quấn cựng pha của stator và rotor là υ thỡ tốc
độ quay của rotor sẽ là đạo hàm của gúc quay này ω = dυ/dt.
Để đơn giản trong cỏch viết, coi động cơ cú hai cực (p’=1). Theo sơ đồ ta cú
thể tớnh được từ thụng của tất cả sỏu dõy quấn.
Vớ dụ từ thụng của pha a ở Stator
ψ
a
= L
aa
I
a
+ L
ab
I
b
+ L
ac
I
c
+ L
aA
I
A
+ L
aB
I
B
+ L

AA
= L
BB
= L
CC
= L
R1
L
ab
= L
bc
= L
ca
= -M
S
L
AB
= L
BC
= L
CA
= -M
R
Trong đó:
L
S1
, L
R1
là điện cảm của từng dõy quấn stator và rotor.
M

bC
= L
Bc
= L
cA
= L
aC
= Mcos(θ+2π/3)
L
Ab
= L
aB
= L
Bc
= L
bC
= L
Ca
= L
aC
= Mcos(θ-2π/3)
Phương trỡnh từ thụng dạng vectơ:
Trong đó: chữ t ở bờn cạnh ma trận hỗ cảm chỉ ra rằng đó là ma trận chuyển
vị. Phương trỡnh điện áp:
Cỏc phương trỡnh trờn là cỏc hệ phương trỡnh vi phõn tuyến tớnh cú hệ số
biến thiờn theo thời gian bởi vỡ gúc quay phụ thuộc vào thời gian.
3.3. Điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ.
Cỏc hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều cú yờu cầu cao về dải
điều chỉnh và tớnh chất động học chỉ cú thể thực hiện với cỏc bộ biến tần. Cỏc hệ
thống này sử dụng động cơ không đồng bộ rotor lồng súc cú kết cấu đơn giản,








=












i
i
L
v
L
LL
r
s
m
R








+
+
=










i
i
LRL
LLR
U
U
R
__
S
r

M
t
S
)v(
dt
d
M
ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho xe con cÇu trôc
Trong đồ ỏn này em sử dụng luật điều chỉnh tần số khụng đổi để điều khiển
động cơ không đồng bộ truyền động cho xe con cầu trục.
3.3.1. Đặc tớnh của động cơ không đồng bộ khi cấp từ nghịch lưu ỏp.
Khi cỏc khúa bỏn dẫn được đóng cắt theo một trật tự nhất định thỡ tạo thành
hệ thống điện áp xoay chiều ba pha đặt lờn động cơ không đồng bộ. Điện áp dõy
của nghịch lưu là cỏc xung chữ nhật cú độ rộng xung 2π/3 và thỏa món điều kiện
phõn tớch chuỗi Furiờ.
∑
∞
=
π
+ω
π
π
=
1k
edab
)
6
tksin(.
6
k

π
Vectơ này dừng trong khoảng thời gian π/3 = T
S
/6 và bước tức thời theo vị
trớ mới khi cỏc van bỏn dẫn chuyển mạch. Giỏ trị của mỗi bước nhảy cũng chớnh
bằng π/3.
Do cú 6 van chuyển mạch trong một chu kỳ điện áp và dũng điện nờn mặc
dự từ thụng mỏy là hỡnh sin momen vẫn cú dạng đập mạch. Thành phần đập mạch
do tương tỏc giữa từ thụng cơ bản và cỏc súng hài bậc cao của dũng điện gõy ra,
vỡ dũng điện cú tần số kω
e
nờn tần số đập mạch của momen nờn sẽ là:
f
m
= f
s
– kf
s
= f
s
(1 – k) = 6cf
s
momen toàn phần của động cơ sẽ là:
cntnMMM
n
entb
6;cos
.max
=+=
∑

là momen trung bỡnh bằng tổng đại số momen của súng hài
bậc một và súng cao tần, M
maxn
là biờn độ momen đập mạch bậc n, trong số cỏc
biờn độ này thỡ momen bậc 6 (c=1): M
max6
cú giỏ trị lớn hơn cả.
Ở chế độ làm việc xỏc lập, khi M
tb
= M
c
thỡ
∫
∑
∑
=∆
=
n
sn
n
sn
dttnM
J
t
dt
d
JtnM
]cos[
1
)(

= const. Ở phần mụ tả động cơ không đồng bộ hoặc dựa vào sơ đồ thay thế
ta cú thể tớnh được từ thụng rotor và phương trỡnh cõn bằng của mạch rotor ở
dạng cỏc thành phần vectơ trờn cỏc trục tọa độ ox và oy:
Sinh viªn: §µo H÷u Hïng
Líp: Tù §éng Hãa 3 – K47
24
1
Is/Isdm
0
ω
s
ω
th
ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho xe con cÇu trôc







ψω−ψ+=
ψω+ψ+=
+=ψ
+=ψ
σ
ο
rxsry
Øy
r

σ
σ
r
r
r
rxsÝyMry
r
ryssxMrx
r
R
L
T
)iL(
T
1
0
)iL(
T
1
0
Trong đó: T
r
σ
= L
r
σ
/R
r
.
Tỏch cỏc số hạng dũng điện sang một vế, sau đó bỡnh phương hai vế của

r
M
rdm
s
I).(F.K
T1
I
R
L
2
3
M
)(FT1
L
I
ω=
ω+
ω
=
ω=ω+
ψ
=
Điều chỉnh từ thụng là trường hợp giữ từ thụng luụn khụng đổi và bằng giỏ
trị định mức, như vậy cú thể khai thỏc hết cụng suất mạch từ của động cơ không
đồng bộ. Căn cứ vào cỏc biểu thức tớnh toỏn momen và dũng điện ta cú thể thành
lập được sơ đồ khối cấu trỳc của hệ thống.
Mụ hỡnh cú chứa nhiều khõu phi tuyến phức tạp, cú thể tuyến tớnh húa cỏc
phương trỡnh này và ỏp dụng cỏc chuẩn tối ưu để thiết kế cỏc bộ điều chỉnh tuyến
tớnh.
Hàm F