MỤC LỤC Lời giới thiệu.....................................................................................i Mục lục.............................................................................................v Danh sách các chữ viết tắt...............................................................xi Các ký hiệu.....................................................................................xii CHƯƠNG 1. CƠ SỞ CƠ HỌC TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Hệ thống truyền động điện tự động............................................1 1.2 Các hình thức truyền động điện..................................................5 1.2.1 Truyền động nhóm.............................................................5 1.2.2 Truyền động đơn................................................................5 1.2.3 Truyền động nhiều động cơ...............................................6 1.3 Cơ sở động học của truyền động điện........................................6 1.3.1 Phương trình của hệ thống chuyển động thẳng.................7 1.3.2 Phương trình của hệ thống chuyển động quay..................8 1.3.3 Quy đổi các đại lượng cơ học trong hệ thống truyền động điện ..................................................................................11 1.3.3.1 Tính quy đổi mô men cản về đầu trục động cơ.........13 1.3.3.2 Tính quy đổi lực cản của chuyển động thẳng thành mô men cản trên đầu trục động cơ...........................15 1.3.3.3 Tính quy đổi mô men quán tính j của hệ thống về đầu trục động cơ.............................................................15 1.3.3.4 Mô men quán tính của một số phần tử thường gặp........17 1.3.3.5 Các ví dụ minh họa..................................................21 vi CHƯƠNG 2. ĐẶC TÍNH CƠ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 2.1 Các khái niệm về đặc tính cơ....................................................27 2.2 Đặc tính cơ của máy sản xuất...................................................28 2.3 Đặc tính cơ của động cơ điện...................................................30 2.3.1 Đặc tính cơ tự nhiên........................................................30 2.3.2 Đặc tính cơ nhân tạo........................................................30 2.4 Độ cứng của đường đặc tính cơ................................................31 2.5 Hệ đơn vị tương đối..................................................................33 2.6 Các trạng thái làm việc của động cơ trong truyền động điện.........35 2.7 Điều kiện làm việc ổn định của hệ thống truyền động điện..........35 CHƯƠNG 3. CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3.1 Tính cần thiết............................................................................40 3.2 Quá trình phát nóng và nguội lạnh của động cơ điện...............42 3.2.1 Nguyên nhân phát nóng trong động cơ điện....................42 3.2.2 Phương trình cân bằng nhiệt của động cơ.......................43 3.3 Các chế độ làm việc của động cơ điện......................................47 3.3.1 Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại.....................................47 3.3.2 Chế độ làm việc ngắn hạn...............................................48 3.3.3 Chế độ làm việc dài hạn..................................................50 3.4 Tính chọn công suất động cơ....................................................51 3.4.1 Phương pháp trung bình..................................................52 3.4.2 Phương pháp tương đương (đẳng trị)..............................53 3.4.3 Ví dụ minh họa................................................................54 CHƯƠNG 4. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động...............................................58 4.1.1 Cấu tạo.............................................................................58 4.1.2 Nguyên lý hoạt động.......................................................59 vii 4.2 Đặc tính cơ và đặc tính tốc độ..................................................61 4.3 Ảnh hưởng của các tham số......................................................66 4.4 Các biện pháp khởi động..........................................................71 4.4.1 Giảm dòng khởi động bằng cách thêm điện trở phụ mạch phần ứng.........................................................................72 4.4.2 Giảm dòng khởi động bằng cách giảm điện áp phần ứng ............................................................................ 78 4.5 Các trạng thái hãm động cơ một chiều kích từ độc lập............79 4.5.1 Trạng thái hãm tái sinh....................................................79 4.5.2 Trạng thái hãm ngược......................................................83 4.5.2.1 Đảo điện áp phần ứng..............................................84 4.5.2.2 Thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng để hạ tải thế năng.......................................................... 86 4.5.3 Hãm động năng................................................................87 4.6 Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập..............90 4.6.1 Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ động cơ điện....................92 4.6.2 Cơ sở điều chỉnh..............................................................94 4.6.3 Điều chỉnh điện áp mạch phần ứng.................................98 4.6.3.1 Sử dụng bộ biến đổi AC-DC...................................99 4.6.3.2 Sử dụng bộ biến đổi DC-DC.................................107 4.6.3.2.1 Bộ biến đổi giảm áp......................................107 4.6.3.2.2 Bộ biến đổi tăng áp.......................................108 4.7 Mô hình mô phỏng sử dụng Matlab/Simulink........................109 4.7.1 Xây dựng mô hình quá độ liên tục................................109 4.7.2 Mô hình rời rạc.............................................................. 113 4.7.3 Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha.................................................. 116 4.7.4 Bộ biến đổi giảm áp....................................................... 118 CHƯƠNG 5. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP 5.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ một chiều kích từ nối tiếp........................................................................121 viii 5.2 Đặc tính cơ của động cơ một chiều KTNT.............................122 5.3 Các trạng thái hãm động cơ một chiều kích từ nối tiếp..........124 5.3.1 Hãm tái sinh...................................................................124 5.3.2 Hãm động năng..............................................................124 5.3.3 Hãm ngược....................................................................125 5.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều KTNT.........................127 5.4.1 Thêm điện trở phụ.........................................................127 5.4.2 Điều chỉnh điện áp nguồn cấp.......................................128 5.4.3 Điều chỉnh dòng kích từ................................................128 5.5 Các ví dụ minh họa.................................................................129 CHƯƠNG 6. ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 3 PHA 6.1 Động cơ không đồng bộ 3 pha................................................135 6.2 Sơ đồ thay thế 1 pha của động cơ không đồng bộ ở chế độ xác lập......................................................................................139 6.3 Giản đồ công suất...................................................................142 6.4 Đặc tính cơ..............................................................................145 6.5 Khởi động...............................................................................152 6.5.1 Giảm điện áp stator........................................................153 6.5.1.1 Đổi nối sao-tam giác.............................................153 6.5.1.2 Biến áp tự ngẫu......................................................157 6.5.1.3 Khởi động mềm (soft starter)................................160 6.5.2 Tăng tổng trở mạch khởi động......................................164 6.5.2.1 Thêm điện trở phụ vào mạch stator.......................164 6.5.2.2 Thêm điện kháng phụ mạch stator........................165 6.5.2.3 Thêm điện trở phụ mạch rotor...............................167 6.6 Ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ..........................171 6.6.1 Ảnh hưởng của điện áp nguồn cấp................................171 ix 6.6.2 Ảnh hưởng của tần số nguồn cấp..................................174 6.6.3 Ảnh hưởng của điện trở và điện kháng mạch stator......178 6.6.4 Thêm điện trở phụ vào mạch rotor................................179 6.7 Các chế độ hãm động cơ không đồng bộ 3 pha......................181 6.7.1 Hãm tái sinh...................................................................182 6.7.1.1 Hãm tái sinh khi tải đảo chiều quay......................182 6.7.1.2 Hãm tái sinh khi hạ tải thế năng bằng cách đảo chiều từ trường quay..........................................................183 6.7.2 Hãm ngược của động cơ không đồng bộ 3 pha......187 6.7.2.1 Đảo thứ tự 2 trong 3 pha điện áp stator............187 6.7.2.2 Hãm ngược bằng cách thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch rotor đối với động cơ rotor dây quấn mang tải thế năng.................................................191 6.7.3 Hãm động năng..............................................................193 6.7.3.1 Hãm động năng tự kích.........................................193 6.7.3.2 Hãm động năng kích từ độc lập.............................196 6.8 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha...................197 6.8.1 Điều chỉnh điện trở mạch rotor......................................198 6.8.2 Điều chỉnh giảm điện áp stator......................................199 6.8.3 Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho stator.........................202 6.9 Các sơ đồ mạch điện cơ bản điều khiển động cơ sử dụng tiếp điểm...................................................................... 209 6.9.1 Mạch điều khiển 1 nơi và 2 nơi.....................................213 6.9.2 Mạch điều khiển đảo chiều quay...................................214 6.9.3 Mạch điều khiển khởi động sao tam giác quay thuận nghịch.....................................................................................216 6.9.4 Mạch khởi động qua điện trở phụ quay thuận nghịch...219 6.9.5 Mạch điều khiển khởi động tuần tự...............................221 6.10 Mô hình mô phỏng điều chỉnh tốc độ động cơ.....................223 x 6.10.1 Sơ đồ thay thế 1 pha....................................................223 6.10.2 Xây dựng mô hình.......................................................226 6.10.3 Cài đặt tham số cho mô hình.......................................229 6.10.4 Kết quả mô phỏng.......................................................230 6.10.4.1 Mô hình động cơ 4kW.........................................230 6.10.4.2 Mô hình động cơ 15kW sử dụng nghịch lưu.......232 CHƯƠNG 7. ĐẶC TÍNH GÓC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ 7.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.............................................241 7.2 Công suất phản kháng.............................................................245 7.3 Đặc tính góc............................................................................248 7.4 Đặc tính cơ..............................................................................249 7.5 Khởi động động cơ đồng bộ...................................................250 7.6 Mô phỏng điều chỉnh tốc độ động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu PMSM............................................................................251 7.6.1 Xây dựng mô hình quá độ.............................................251 7.6.2 Cài đặt thông số.............................................................254 7.6.3 Kết quả mô phỏng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu....... 255 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................257
