Đặc tính cơ động cơ điện và đồng bộ

Năng lượng đo bằng đơn vị Joule (J).

Khối lượng đo bằng đơn vị kg.

Vận tốc chuyển động thẳng đo bằng đơn vị m/s.

Vận tốc góc của chuyển động quay đo bằng đơn vị rad/s.

Công suất gia tốc đo bằng đơn vị W.

Công suất phát động đo bằng đơn vị W.

Công suất cản trở của cơ cấu chuyển động đo bằng đơn vị W.

Công suất định mức của động cơ đo bằng đơn vị W.

Lực tác dụng của chuyển động.

Thời gian đo bằng đơn vị giây (s).

Mô tả mối quan hệ giữa tốc độ và mô-men xoắn của động cơ khi tải thay đổi, phản ánh khả năng làm việc của động cơ.

Là đặc tính cơ của động cơ khi hoạt động bình thường, không có sự can thiệp điều khiển.

Là đặc tính cơ được điều khiển bởi các thiết bị điện tử, cho phép thay đổi hình dạng và đặc điểm.

Độ dốc của đường đặc tính cơ, phản ánh khả năng thay đổi tốc độ của động cơ khi tải thay đổi.

Sử dụng hệ số tương đối để đơn giản hóa việc tính toán và phân tích các thông số của hệ truyền động.

Là trạng thái hoạt động của động cơ trong hệ truyền động điện khi đang thực hiện công việc.

Là điều kiện để động cơ hoạt động ổn định trong hệ truyền động, đảm bảo sự chính xác và hiệu quả.

Quá trình xác định công suất động cơ phù hợp với yêu cầu của tải và điều kiện làm việc.

Phương pháp tận dụng năng lượng động của xe điện khi xe xuống dốc, chuyển đổi năng lượng động thành năng lượng điện, nạp lại cho pin.

Giảm áp cho phần ứng của động cơ điện một chiều, làm cho tốc độ quay chậm lại.

Trạng thái động cơ khi tải trọng quay ngược chiều với chiều quay của động cơ.

Loại động cơ điện thường được sử dụng trong truyền động điện, bao gồm các loại: động cơ DC (một chiều), động cơ cảm ứng (AC) và các loại khác.

Khâu truyền lực trong hệ thống truyền động, biến đổi cơ năng của động cơ thành cơ năng phù hợp cho máy sản xuất, thường sử dụng hộp số, trục vít, đai truyền, xích truyền.

Cảm biến đo lường các tín hiệu cơ học (tốc độ, mô men) của động cơ và biến đổi chúng thành tín hiệu điện để gửi đến bộ điều khiển.

Thành phần quan trọng trong hệ thống truyền động tự động, nhận lệnh điều khiển và tín hiệu hồi tiếp để xử lý và điều khiển dòng năng lượng từ lưới điện đến động cơ.

Loại động cơ DC được cấp nguồn độc lập từ nguồn điện riêng biệt, có thể điều khiển tốc độ và mô men xoắn.

Là một loại động cơ DC có cuộn dây kích từ được mắc song song với cuộn dây stato

Là một loại động cơ DC có cuộn dây kích từ được mắc nối tiếp với cuộn dây stato

Động cơ DC kết hợp cả hai loại kích từ song song và nối tiếp, cho phép điều chỉnh tốc độ và mô men xoắn linh hoạt.

Loại động cơ AC sử dụng từ trường xoay chiều để tạo ra mô men quay. Có hai loại phổ biến: động cơ ba pha và động cơ một pha.

Hệ thống truyền động trong đó động cơ được kết nối trực tiếp với tải, không sử dụng hộp số hoặc các thiết bị truyền động khác.

Phương trình mô tả mối quan hệ giữa mô men động cơ (Td), mô men cản (TL), mô men quán tính (J) và gia tốc góc (dn/dt) của hệ thống truyền động.

Tốc độ góc (ω) là đại lượng đo góc quay của vật trong một đơn vị thời gian, được tính bằng radian mỗi giây (rad/s).

Tốc độ quay (n) là đại lượng đo số vòng quay của vật trong một đơn vị thời gian, được tính bằng vòng mỗi phút (vg/ph).

Mô men cản phản kháng là loại mô men cản có chiều tác dụng ngược với chiều quay của chuyển động, luôn cản trở chuyển động.

Mô men cản thế năng là loại mô men cản có chiều tác dụng phụ thuộc vào trạng thái của hệ thống, có thể hỗ trợ hoặc cản trở chuyển động.

Khi mô men động cơ lớn hơn mô men cản, hệ thống sẽ tăng tốc.

Khi mô men động cơ bằng mô men cản, hệ thống sẽ chuyển động đều.

Khi mô men động cơ nhỏ hơn mô men cản, hệ thống sẽ giảm tốc.

Dấu của mô men động cơ (Td) và mô men cản (TL) phụ thuộc vào chiều quay của chuyển động và được quy ước theo một chiều nhất định.

Mô men quán tính là một đại lượng đặc trưng cho mức độ kháng cự của vật thể đối với sự thay đổi vận tốc góc.

Hệ số suất điện động động cơ được xác định từ công thức: Vt = Kefn + InRa, trong đó Vt là điện áp định mức, n là tốc độ định mức, In là dòng điện định mức và Ra là điện trở khung dây.

Tốc độ ổn định của roto động cơ khi tải là 0 (không tải).

Dòng điện động cơ khi tải là 0 (không tải).

Tốc độ ổn định tại điểm B trên đường đặc tính tốc độ (Hình 4.22).

Dòng điện động cơ tại điểm B trên đường đặc tính tốc độ (Hình 4.22).

Hãm động năng tự kích là một loại hãm động năng trong đó cuộn dây kích từ được mắc song song với động cơ.

Phương pháp hãm động năng mà cuộn dây kích từ được nối độc lập với động cơ.

Tốc độ ổn định tại điểm C trên đường đặc tính tốc độ (Hình 4.22).

Phương pháp hãm động cơ bằng cách đảo chiều dòng điện trong phần ứng, làm cho mô men động cơ đảo chiều và kéo giảm tốc độ.

Điện trở phụ được thêm vào mạch phần ứng để giới hạn dòng điện hãm ban đầu trong giới hạn cho phép.

Độ lớn của dòng điện hãm ban đầu không được vượt quá 2.5 lần dòng định mức của động cơ.

Mô men động cơ đảo chiều và kéo giảm tốc độ về 0 khi dòng điện phần ứng bị đảo chiều.

Đoạn đường đặc tính tốc độ từ điểm B đến điểm C (Hình 4-20) biểu thị trạng thái hãm ngược.

Tốc độ quay của động cơ đạt đến 0 khi động cơ ngừng quay theo chiều cũ và chuẩn bị khởi động theo chiều ngược lại.

Năng lượng tích lũy trong một vật có khối lượng m chuyển động thẳng với vận tốc v, được tính bằng công thức A = (m * v^2) / 2.

Công suất gia tốc Pa là công suất mà vật nhận được để tăng tốc, được tính bằng công thức Pa = m * (dv/dt) * v.

Công suất hữu ích tạo ra sự gia tốc là phần chênh lệch giữa công suất phát của động cơ và công suất cản của cơ cấu sản xuất. Được tính bằng công thức Pa = Pd - PL = Fa * v.

Công suất phát của động cơ là công suất động cơ sinh ra để thực hiện chuyển động, được tính bằng công thức Pd = Fd * v.

Công suất cản là công suất do lực cản tác dụng lên vật chuyển động, được tính bằng công thức PL = Fc * v.

Lực gia tốc là lực tác dụng vào vật để làm cho vật tăng tốc, được tính bằng công thức Fa = m * a.

Công suất được truyền từ lưới điện qua động cơ để làm cho máy sản xuất chuyển động.

Điểm A là điểm làm việc định mức của động cơ khi tải mô-men định mức, điểm B là điểm làm việc khi động cơ nâng tải với tốc độ mới. Công thức tính Vt tại điểm B sử dụng thông số tốc độ nB, dòng điện IB và điện trở Ro.

R ad là điện trở phụ được thêm vào mạch phần ứng để đạt được tốc độ ổn định nB.

Điểm D là điểm làm việc ổn định khi thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng. Tốc độ tại điểm D được tính dựa vào công thức Vt = KefnD + ID(Ra + Rad).

Thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch phần ứng để hạ tải thế năng là phương pháp hãm động năng. Khi thêm điện trở phụ, tốc độ động cơ sẽ giảm dần về 0, và khi động cơ quay ngược chiều, Ea cũng đảo chiều.

Trong ví dụ 4-8, mục tiêu là xác định giá trị điện trở phụ cần thêm vào mạch phần ứng để đạt được tốc độ 500 vg/ph khi động cơ nâng tải mô-men định mức.

Công suất động cơ là 95kW, điện áp định mức là 220V, dòng điện định mức là 470A, tốc độ định mức là 1500 vg/ph, và điện trở khung dây là 0.02 .

Khi thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng, động cơ sẽ hoạt động ở điểm B trên đường đặc tính tốc độ, tốc độ sẽ giảm dần về 0 tại điểm C, và cuối cùng sẽ ổn định ở điểm D.

Việc thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng sẽ làm giảm dòng điện trong mạch động cơ, nên mô men xoắn của động cơ cũng giảm đi.

Việc sử dụng năng lượng động của động cơ để tạo ra lực hãm, giúp giảm tốc độ động cơ mà không cần sử dụng năng lượng bên ngoài.

Điện trở nối thêm vào mạch phần ứng để giới hạn dòng điện hãm ban đầu.

Điện trở phụ thêm vào mạch phần ứng, giúp chuyển đổi năng lượng từ dòng điện thành nhiệt, hạn chế dòng điện hãm quá lớn gây hư hỏng động cơ.

Tốc độ của động cơ khi nó dừng lại hoàn toàn sau khi thực hiện hãm động năng.

Dòng điện chạy qua phần ứng khi động cơ đang thực hiện hãm động năng.

Khả năng của hệ thống điều khiển để tự động hóa các tác vụ, giảm thiểu sự can thiệp thủ công. Điều này giúp cải thiện hiệu quả và độ chính xác trong điều chỉnh.

Yếu tố quan trọng khi lựa chọn phương án điều chỉnh, bao gồm: năng suất, vốn đầu tư, tiêu hao năng lượng, vận hành, độ tin cậy, phổ cập và bảo dưỡng.

Phương trình thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ động cơ và các tham số điều khiển, chẳng hạn như điện áp, dòng điện, mô men.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên việc thay đổi điện áp phần ứng, thường sử dụng bộ biến đổi điện áp.

Các thiết bị điện tử dùng để biến đổi điện áp một chiều (DC) thành điện áp một chiều khác, có thể tăng hoặc giảm điện áp.

Một loại bộ biến đổi DC-DC có thể giảm điện áp

Một loại bộ biến đổi DC-DC có thể tăng điện áp.

Một loại bộ biến đổi DC-DC có thể tăng hoặc giảm điện áp.

Các thiết bị điện tử dùng để biến đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC), có thể điều khiển mức độ chỉnh lưu.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông kích từ, tuy nhiên thường không được sử dụng vì làm giảm hiệu suất và đặc tính cơ yếu hơn.

Tổng trở trong mạch động cơ khi hãm động năng tự kích được tính bằng công thức R = (R * Rf) / (bR + Rf), trong đó R là điện trở stator, Rf là điện trở phần ứng, b là hằng số.

Dòng điện phần ứng tỉ lệ bậc 2 theo tốc độ trong trường hợp hãm động năng tự kích vì từ thông f không còn là hằng số mà suy giảm theo tốc độ.

Phương trình tốc độ khi hãm động năng tự kích là 0 = Kef*n + Ia *R, trong đó Kef là hệ số suất điện động, n là tốc độ, Ia là dòng điện phần ứng và R là tổng trở trong mạch.

Điều chỉnh tốc độ là một yêu cầu cần thiết đối với các máy móc công nghiệp hiện đại, nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng máy, năng suất máy, chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế.

Các hệ thống truyền động có điều chỉnh tốc độ là yếu tố không thể thiếu trong các dây chuyền sản xuất tự động hóa, giúp nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất.

Là hệ thống truyền động điện chỉ dùng một động cơ để cung cấp cơ năng cho một nhóm máy sản xuất hoặc một nhóm bộ phận chuyển động của máy.

Là hệ thống truyền động điện mà ở đó mỗi động cơ chỉ có cung cấp cơ năng cho một máy hoặc một bộ phận chuyển động của máy.

Là trạng thái hoạt động của động cơ trong hệ truyền động điện khi đang thực hiện công việc.

Là điều kiện để động cơ hoạt động ổn định trong hệ truyền động, đảm bảo sự chính xác và hiệu quả.

Quá trình xác định công suất động cơ phù hợp với yêu cầu của tải và điều kiện làm việc.

Điều kiện để điểm làm việc của động cơ ổn định, đảm bảo động cơ vận hành ổn định và không bị mất ổn định.

Độ dốc của đường đặc tính cơ, đại diện cho khả năng thay đổi tốc độ động cơ khi tải thay đổi.

Điều kiện để điểm làm việc ổn định, yêu cầu độ dốc của đường đặc tính cơ động cơ phải nhỏ hơn độ dốc của đường đặc tính cơ phụ tải.

Một cách để xác định điểm làm việc ổn định, bằng cách tìm giao điểm của hai đường đặc tính cơ động cơ và phụ tải.

Phương trình vi phân bậc nhất mô tả sự thay đổi vận tốc góc của động cơ theo thời gian.

Giá trị ban đầu của độ lệch vận tốc góc, được sử dụng trong phương trình vi phân bậc nhất.

Là giải pháp cho phương trình vi phân bậc nhất, thể hiện sự thay đổi vận tốc góc theo thời gian.

Là trạng thái động cơ đang hoạt động ở chế độ động cơ, thì thực hiện cắt nguồn điện khỏi phần ứng động cơ và nối kín mạch phần ứng thông qua một điện trở hãm Rb.

Tốc độ của roto động cơ khi nó dừng lại hoàn toàn sau khi thực hiện hãm động năng.

Sự thay đổi của dòng điện trong phần ứng khi động cơ được hãm động năng.

Vt  Kef *n n  In *R a là công thức tính điện áp định mức của động cơ. Kef là hệ số suất điện động, n là tốc độ định mức, In là dòng điện định mức, Ra là điện trở khung dây.

Phương trình tốc độ khi hãm động năng kích từ độc lập tại điểm B: 0  K e f * n A  I B *  R a +R b . Lưu ý: nA là tốc độ không tải, IB là dòng điện tại điểm B, Ra là điện trở khung dây, Rb là điện trở phụ.

n C  750vg / ph là tốc độ ổn định tại điểm C trên đường đặc tính tốc độ. Điểm C biểu thị trạng thái động cơ khi tốc độ đã về 0 và chuẩn bị đảo chiều quay.

Hãm động năng tự kích với tải thế năng có thể dẫn đến tốc độ quay ngược chiều, do đó không nên sử dụng.

Rb  0.3841 là điện trở phụ được tính toán bằng phương trình tốc độ tại điểm B.