TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ
KHOA ĐIỆN
ThS. Bùi Thị Thanh Thủy
ThS. Nguyễn Thị Ngân
BÀI GIẢNG
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
(Dùng cho sinh viên ngành CNKT điện, điện tử và CNKT Điều khiển- TĐH)
Phú Thọ, năm 2022
LỜI NÓI ĐẦU
Truyền động điện có nhiệm vụ thực hiện các công đoạn cuối cùng của một công
nghệ sản xuất. Đặc biệt trong dây truyền sản xuất tự động hiện đại, truyền động điện
đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Vì
vậy, các hệ truyền động điện luôn luôn được quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lượng
để đáp ứng các yêu cầu công nghệ mới với mức độ tự động hoá cao.
Ngày nay, do quá trình phát triển các ngành công nghệ kỹ thuật điện tử, tin học
nên các hệ truyền động điện cũng được phát triển và thay đổi đáng kể. Ở nước ta, do
yêu cầu công nghiệp hoá và hiện đại hoá nền kinh tế, ngày càng xuất hiện nhiều dây
truyền sản xuất mới có mức độ tự động hoá cao với những hệ truyền động điện hiện
đại. Để đáp ứng nhu cầu dạy và học tốt cho giảng viên và sinh viên khoa Điện- Trường
Đại học Công nghiệp Việt Trì, bộ môn Điều khiển và Tự động hoá đã biên soạn tập tài
liệu này với nội dung như sau:
Chương 1: Những khái niệm cơ bản về hệ truyền động điện
Chương 2: Đặc tính cơ của động cơ điện.
Chương 3: Điều chỉnh tốc độ hệ truyền động điện.
Chương 4: Ổn định tốc độ làm việc hệ truyền động điện
Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng vẫn không tránh
khỏi hết những thiếu sót, chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý của đồng nghiệp và
các em sinh viên để tài liệu được hoàn thiện hơn, xin chân thành cảm ơn!.
TM nhóm tác giả
Bùi Thị Thanh Thủy
1
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................1
Mục lục…………………………………………………………………………………2
Chương 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN.............4
1.1. Cấu trúc chung và phân loại hệ truyền động điện (TĐĐ)....................................4
1.1.1. Khái niệm:.....................................................................................................4
1.1.2. Phân loại hệ thống truyền động điện.............................................................5
1.2 Đặc tính cơ của truyền hệ động điện.....................................................................6
1.2.1 Đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất.....................................................................6
1.2.2 Đặc tính cơ của động cơ điện.........................................................................8
1.3. Các trạng thái làm việc của hệ truyền động điện.................................................8
1. 3.1.Các khái niệm chung:....................................................................................8
1.3.2. Các trạng thái làm việc của hệTĐĐ..............................................................8
1.3.3. Độ cứng của đặc tính cơ................................................................................9
1.3.4. Các tính chất của mô men cản:....................................................................10
1.3.5. Sự phù hợp giữa đặc tính cơ của động cơ điện và đặc tính cơ của cơ cấu sản
xuất........................................................................................................................11
1.4. Phương trình động học của hệ truyền động điện................................................11
1.4.1. Chuyển động tịnh tiến:................................................................................11
1.4.2. Chuyển động quay.......................................................................................12
1.5. Tính quy đổi mômen cản, lực cản, mô men quán tính, khối quán tính về trục
động cơ......................................................................................................................13
1.5.1. Tính quy đổi mô men Mc, lực cản Fc về trục động cơ...............................13
1.5.2. Tính quy đổi mô men quán tính:.................................................................14
Chương 2: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN...................................................15
2.1. Khái niệm chung................................................................................................15
2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều............................................................15
2.2.1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập......................................................15
2.2.2. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.....................................................27
2.2.3. Các trạng thái hãm của động cơ điện một chiều.........................................31
2.3. Đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ (KĐB)..........37
2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động..................................................................37
2.3.2. Phương trình đặc tính cơ.............................................................................38
2.3.3. Ảnh hưởng của các thông số điện đối với đặc tính cơ................................41
2.3.4. Mở máy (khởi động) động cơ điện KĐB....................................................44
2.3.5. Đảo chiều quay động cơ điện KĐB.............................................................47
2.3.6. Các trạng thái hãm của động cơ điện KĐB.................................................47
Chương 3: ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN..............................53
3.1. Các chỉ tiêu đánh giá quá trình điều chỉnh tốc độ..............................................54
3.1.1. Dải điều chỉnh tốc độ..................................................................................54
2
3.1.2. Độ trơn điều chỉnh.......................................................................................54
3.1.3. Độ ổn định tốc độ (độ cứng của đặc tính cơ)..............................................55
3.1.4. Tính kinh tế.................................................................................................55
3.1.5. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải...................................55
3.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập................................56
3.2.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng.............................56
3.2.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông...........................................58
3.2.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng...............59
3.3. Các hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động cơ điện một chiều......................60
3.3.1. Hệ truyền động máy phát - động cơ (F - Đ)................................................60
3.3.2. Hệ truyền động khuếch đại từ - động cơ (KĐT - Đ).................................63
3.3.3 Hệ truyền động T - Đ...................................................................................64
3.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều................................................................67
3.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trong mạch rôto.........67
3.4.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào mạch stato..............68
3.4.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số của nguồn xoay chiều...........68
3.4.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực của động cơ...................70
Chương 4: ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ LÀM VIỆC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN................72
4.1. Khái niệm chung................................................................................................72
4.2. Nguyên lý điều khiển tự động trong các hệ BĐ- Đ............................................72
4.2.1. Nguyên lý chung.........................................................................................73
4.2.2. Điều khiển Eb theo dòng phần ứng..............................................................74
4.2.3. Điều khiển Eb theo điện áp phần ứng..........................................................76
4.2.4. Điều chỉnh Eb theo tốc độ động cơ.............................................................78
4.3 Nguyên lý điều khiển tự động trong các hệ F – Đ..............................................79
4.3.1. Hệ F – Đ có kích từ nối tiếp........................................................................79
4.3.2. Hệ F – Đ có khuếch đại máy điện từ trường ngang....................................80
4.3.3. Hệ F- Đ có bộ kích từ tiristor......................................................................81
4.4 Nguyên lý điều khiển tự động trong các hệ V- Đ, VT- Đ...................................82
4.4.1. Hệ V – Đ tự động........................................................................................82
4.4.2. Hệ VT – Đ tự động......................................................................................83
Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………….85
3
Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động điện
Chương 1
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
1.1. Cấu trúc chung và phân loại hệ truyền động điện (TĐĐ)
1.1.1. Khái niệm
Truyền động cho một máy, một dây chuyền sản xuất mà dùng năng lượng điện
thì gọi là truyền động điện (TĐĐ).
Hệ truyền động điện là một tập hợp các thiết bị như: thiết bị điện, thiết bị điện
từ, thiết bị điện tử, cơ, thủy lực phục vụ cho việc biến đổi điện năng thành cơ năng
cung cấp cho cơ cấu chấp hành trên các máy sản xuất, đồng thời có thể điều khiển
dòng năng lượng đó theo yêu cầu công nghệ của máy sản xuất.
Về cấu trúc, một hệ thống TĐĐ nói chung bao gồm các khâu:
1. BBĐ: Bộ biến đổi, dùng để biến đổi loại dòng điện (xoay chiều thành một chiều
hoặc ngược lại), biến đổi loại nguồn (nguồn áp thành nguồn dòng hoặc ngược lại),
biến đổi mức điện áp (hoặc dòng điện), biến đổi số pha, biến đổi tần số...
Các BBĐ thường dùng là máy phát điện, hệ máy phát - động cơ (hệ F-Đ), các
chỉnh lưu không điều khiển và có điều khiển, các bộ biến tần...
2. Đ: Động cơ điện, dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng hay cơ năng thành điện
năng (khi hãm điện).
Các động cơ điện thường dùng là: động cơ xoay chiều KĐB ba pha rôto dây
quấn hay lồng sóc; động cơ điện một chiều kích từ song song, nối tiếp hay kích từ
bằng nam châm vĩnh cữu; động cơ xoay chiều đồng bộ...
4