SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 1 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
Tên đồ án:
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẦU TRỤC NÂNG HẠ TẢI
Nội dung đồ án :
Tính toán và thiết kế truyền động điện cho một cơ cấu nâng cầu trục
dùng động cơ điện : Động cơ điện dùng kích từ song song.
BẢNG SỐ LIỆU:
1.Động cơ một chiều kích từ song song :

P
đm
(kw) U
đm
(v) I
đm
(A) I
KTđm
(A) n
đm
(vòng /phút)
95 220 470 4,25 500

X
2
(Ω) Điện kháng dây quấn stator 0,0912
m
1
Số pha dây quấn stator 3
m
2
Số pha dây quấn stator 3
I
0
23,35
h
h

Hiệu suất 0,895
j
cos

Hệ số cơng suất 0,865

Yêu cầu tính toán và thiết kế như sau:
3.1. Động cơ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ, tính các điện trở mở máy ở
từng cấp biết rằng động cơ kéo tải ở đònh mức.
3.2. Tính toán điện trở cần thiết đóng vào mạch rotor để nâng tải lên với
tốc độ lần lượt là: 1/2 n
đm
, 1/4 n
đm


Hồng Thị Diệu
Ngơi_07102221 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 4

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

T rang 5

Nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển, nâng cao năng suất và
chất lượng sản phẩm. Truyền động điện ra đời là một trong những yếu tố
rất quan trọng:
· Có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công
nghệ sản xuất.
· Là một hệ thống máy móc được thiết kế với nhiệm vụ biến
đổi cơ năng thành điện năng .
· Hệ thống Truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không
đổi hoặc thay đổi (hệ điều tốc)….
Với sự phát triển mạnh mẽ của kó thuật bán dẫn công suất lớn và kó
thuật vi xử lí, các hệ thống điều tốc được dử dụng rộng rãi và là công cụ
không thể thiếu trong quá trình tự động hoá sản suất. Do đó nội dung của
tập đồ án chủ yếu tính toán và và điều chỉnh tốc độ động cơ DC kích từ
song song và động cơ không đồng bộ 3 pha.
Tập đồ án này có thể làm tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm
đến vấn đề liên quan đến Động cơ DC kích từ song song và động cơ không
đồng bộ 3 pha.
Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều,
nên tập đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong được sự
đóng góp của q thầy cô và bạn bè. Sinh viên thực
hiện:
Lê Vũ Phương Trinh
Hồng Thị Diệu Ngơi

Sinh viên thực hiện
Lê Vũ Phương Trinh
Hồng Thị Diệu Ngơi
MỤC LỤC
SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 7

PHẦN A



Hình 1.1.ĐCĐ một chiều kích từ song song

C

kt

I
ư

E

ư

I
I

kt


E

+

-

SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 10
Hình 1.2. ĐCĐ một chiều kích từ độc lập
Ta có : pt cân bằng điện áp của động cơ điện một chiều
U
đm
= E
ư

đm
- R
ư
I
ưÞ

đmE
ưư
đmE
đm
K
I
R
K
U
n
ΦΦ
-= :đây là phương trình đặc tính tốc độ tự nhiên của
ĐCĐ một chiều kích từ song song
Trong đó: n : tốc độ quay của động cơ
U
đm
: điện áp đònh mức của ĐCĐ một chiều

a
60
PN

K
U
n
F
+
-
F
=
Khi I
ư
= 0 :n =
đmE
đm
0
K
U
n
Φ
= :là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.

đmE
ư
TN
K
R
a
Φ
= : là hệ số gốc hay độ dốc của đường đặc tính tốc độ tự
nhiên


: tốc độ làm việc của đường
đtc TN

TN AB = Dn
TN
: độ sụt tốc độ C
0 I
c
I
ư
Hình 1.3.Đặc tính cơ tự nhiên.

· Nếu I
c
= I
đm
thì n
A
= n
đm

I.2. Phương trình đặc tính cơ :
Ta có : moment điện từ của động cơ được xác đònh bởi công thức
M
đt
= K
M

Φ
-= :đây là phương trình đặc tính cơ tự
nhiên của ĐCĐ một chiều kích từ song song
trong đó : M :là moment điện từ của động cơ

a
60
PN
K
E
= : hệ số điện động của động cơ

a
2
PN
K
M
Π
= : hệ số cấu tạo của động cơ
Hay

đm
2
E
2
ư
đmE
đm
9,55K
M

a
n
h

T rang 12 đm
2
E
2
ư
TN
9,55K
R
a
Φ
=
:hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm
2
E
2
ư
TNTN
9,55K
M
R
Man

đm
0
K
U
nn
Φ
==

:là tốc độ không tải lý tưởng

đm
2
E
2
ư
TN
9,55K
R
a
Φ
=
:hệ số góc hay độ dốc của đặc tính cơ tự nhiên

đm
2
E
2
ư
TNTN
9,55K

E
pư
đmE
đm
9,55K
M
R
R
K
U
n
Φ
Φ
+
-=
Khi điện trở phụ R
p
thay đổi thì:
·
đmE
đm
0
K
U
n
Φ
= = const
· hệ số góc nhân tạo:
( )
2


I
KT
I
ư
IHình 1.4: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng.

Vậy họ các đặc tính cơ là chùm đường thẳng xuất phát từ n
0

n

n
0
D

n
đm
= n
A
A
B R
P
= 0 (TN) Với R
P2
>R
P1

đmME
ư
đmE
KK
M
R
K
U
n
Φ
Φ
-=
- Khi giảm điện áp thì:
· tốc độ n
0
giảm theo.
· a
NT
= a
TN
= const
·
NT
n
D =
TN
n
D =const
SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T

02
M
c

n
03

M

U
1

v Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ
đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên.
- Khi giảm điện áp thì moment ngắn mạch, dòng điện ngắn mạch của
động cơ giảm và tốc độ động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất đònh.
Do đó, phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ
và hạn chế dòng điện khi khởi động.


T rang 15

I
KT
I
ư
IHình 1.7: Sơ đồ nguyên lý khi thêm điện trở phụ kích từ.

II.3.1 .Đối với đặc tính tốc độ:
v Xét phương trình đặc tính tốc độ :

ΦΦ
E
ưư
E
đm
K
I
R
K
U
n -=
+ Khi mở máy :

F
-

U
= const.
+ Khi động cơ không tải:

xE
đm
0x
K
U
n
Φ
=
v Khi
x
F giảm
Þ
n
0x
tăng và I
ưmm
= const.
SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 16


R
K
U
n
Φ
Φ
-=
- Moment khi mở máy :
M
mm
= K
M
F
I
ưmm

với K
M
, I
ưmm
: const.
- Khi
F
giảm thì :
Φ
E
đm
0
K
U

Hình 1.9 :Họ đặc tính cơ khi thay đổi từ thông .
III. ĐẶC TÍNH CƠ KHI ĐẢO CHIỀU QUAY
III.1. Đảo cực tính điện áp đặt lên phần ứng :
B
2
B

+

I

ư
nghòch

A

E

ư

U

đm

N

B

T

-

0 M
C2
M
đm
M
Hình 1.11a Hình 1.11b

Ø Khi T hoạt động (n > 0):

0
n
K
E
đm
>F=Þ
0
R
)
n
n
(
.
K
R

R
K
U
n
Φ
Φ
-=
Ø Khi N hoạt động, cực tính điện áp được đảo ta có : n < 0

0
n
K
E
đm
<=Þ Φ
0
R
)
n
n
(
.
K
R
E
)
U
(
I
ư

+
F
đ
t

N
+
n
F
đ
t

B
SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 19

v Khi tiến hành đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng thì dòng điện qua
phần ứng là I
ư
< 0 nên moment điện từ của phần ứng đảo chiều

0
I
K

- Đường biểu diễn đặc tính cơ : n
M
Đ n
0
+U
đm
đường đặc tính
cơ khi
động cơ quay
thuận chiều -M
C
0 M
C
M

-U
đm
n
0
M
Đ đường đặc tính cơ khi động

A B
T
NHình 1.13: Sơ đồ nguyên lý khi đảo chiều
dòng điện qua cuộn kích từ.

Ø Việc đảo chiều dòng điện qua cuộn kích từ được thực hiện nhờ tiếp
điểm T, N của các công tắc tơ

Hình1.14a Hình 1.14b Ø Khi T hoạt động : n>0,F

đt

B

f

f

SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 21

0
R
)
n
n
(
.
K
R
E
U
I
ư

F
=
Ø Khi N hoạt động: từ thông
đm
Φ được đảo cực (chiều dòng điện qua
cuộn kích từ được đảo) : n<0, (-F
đm
)

0
n
)
(
K
E
đm
>F-=Þ
0
R
)
n
n
)(
(
K
R
E
U
I
ư

đmE
đm
Φ
Φ
+
-
=

Û
0M
KK
R
K
U
n
đm
2
ME
ư
đmE
đm
<+-=
Φ
Φ

- Đường biểu diễn đặc tính cơ cũng có dạng như khi ta đảo chiều
bằng cách đảo cực tính điện áp đặt vào phần ứng:

n
M

T
h
a
n
h

T rang 22 đường đặc tính cơ khi động
cơ quay ngược chiều
Hình 1.15 IV. MỞ MÁY VÀ TÍNH ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY
IV.1.Mở máy :
- Ta có :Dòng điện phần ứng:

ư
đmm
ư
R
n
K
U
I
Φ-
=
- Khi mở máy n = 0
Þ

I
mm
= (20
®
25)I
đm
v Tác hại của dòng mở máy khi dòng mở máy lớn :
+ Cháy cách điện dây quấn.
+ Gây sụt áp lớn trên lưới điện
+ Lực điện động lớn có thể gây biến dạng kết cấu cơ khí của rãnh.
IV.2. Xây dựng đường đặc tính mở máy và xác đònh trò số điện trở phụ
mở máy bằng phương pháp đồ thò

KT
I
ISVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 23

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý ĐC khi mở máy
bằng điện trở phụ.


=(1,1
®
1,3)I
C
nếu I
C
> I
đm
Ø Gióng I
2
lên đặc tính cơ tự nhiên có giá trò n
TN2
(h) từ đó xác đònh
giảm (b) trên đặc tính khởi động với giá trò dòng I
2
.
·
ư
Ì
dm
2dm
2TN2NT
RIU
R
I
U
nn
-
-
=

C
I
ư
I

Hình 1.17: Đặc tính cơ của ĐC DC
kích từ song song khi mở máy.

v Tính điện trở khởi động :
- Gọi điện trở phụ mắc vào mạch phần ứng khi khởi động là R
p.
- Ta có :R
p
= R – R
ư
- Điện trở khởi động trong từng cấp là:

÷
÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
=
÷
÷
ø
ư

ç
è
ỉ
-
=
jg
cg
R
jg
jgjc
RR
ưưp
II÷
÷
ø
ư
ç
ç
è
ỉ
=
÷
÷
ø
ư
ç
ç

Ppp
R
R
R
-=

V.HÃM MÁY
SVTH:Phương Trinh_Diệu Ngơi GVHD: Nguyễn Phan
T
h
a
n
h

T rang 25

v Trạng thái động cơ quay thuận:
n>0 ð
0
n
K
E
đm
>F=
I
KTđm
>0 ð F
đm
>0


ưđmM
>F=
- Phương trình đặc tính cơ:
0M
KK
R
nn
đm
2
ME
ư
0
>
F
-=

ưđmđm
I
U
P
= >0 ð nhận năng lượng(tiêu thụ năng lượng điện)

E
ư
CKT
U
đm
I
ư
I