Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa và tác động của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, các dây chuyền sản xuất công nghiệp đòi hỏi sự nâng cấp liên tục về mặt công nghệ nhằm thay thế các hệ thống vận hành thủ công, lạc hậu. Hệ thống truyền động điện đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo tính liên tục, độ tin cậy và năng suất của toàn bộ dây chuyền sản xuất. Trong các nhà máy, xí nghiệp luyện kim, hóa chất, công trường xây dựng và cảng biển, cầu trục là thiết bị nâng - vận chuyển không thể thiếu để bốc xếp và định vị tải trọng lớn trong không gian nhà xưởng.

Cơ cấu nâng hạ của cầu trục mang đặc thù truyền động phức tạp do làm việc với tải thế năng (mômen cản $M_c = \text{const}$ không đổi chiều theo chiều quay của động cơ), chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại với tần số đóng ngắt lớn, môi trường vận hành nặng nề và yêu cầu nghiêm ngặt về việc hạn chế mômen động trong quá trình quá độ nhằm đảm bảo an toàn cơ học. Đề tài "Tính toán và thiết kế truyền động cho cơ cấu nâng hạ cầu trục" được tác giả Thái Thị Huỳnh Như thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Mi Sa tại Bộ môn Điện Công nghiệp, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (hoàn thành vào tháng 10 năm 2024).

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đồ án bao gồm:

  1. Tổng hợp cơ sở lý thuyết về động cơ không đồng bộ ba pha, các phương pháp điều khiển tốc độ, các phương pháp khởi động và các chế độ hãm.
  2. Tính toán các thông số định mức, thông số ngắn mạch và thông số khởi động của hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha rotor dây quấn công suất $51\text{ kW}$, điện áp định mức $400\text{ V}$, số đôi cực $p=5$ ($2p=10$), tần số $50\text{ Hz}$.
  3. Tính toán thiết kế điện trở phụ mở máy qua 3 cấp bằng phương pháp đồ thị khi động cơ kéo tải định mức.
  4. Tính toán điện trở phụ đóng vào mạch rotor để nâng tải định mức ở các cấp tốc độ: $\frac{1}{2}n_{đm}$ và $\frac{1}{4}n_{đm}$.
  5. Tính toán điện trở phụ đóng vào mạch rotor để hạ tải với mômen cản $M_c = 0,8 M_{đm}$ ở các cấp tốc độ: $\frac{1}{4}n_{đm}$, $\frac{1}{2}n_{đm}$, $n_{đm}$ và $2n_{đm}$.
  6. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực, mạch điều khiển và tiến hành mô phỏng quá trình khởi động qua 3 cấp điện trở trên phần mềm CADe SIMU.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ cầu trục sử dụng động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha rotor dây quấn công suất $51\text{ kW}$.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu kỹ thuật tính toán thiết kế và mô phỏng mạch điều khiển thực hiện tại Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, hoàn thành vào tháng 10/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nghiên cứu dựa trên nền tảng lý thuyết máy điện và truyền động điện tự động:

  • Mô hình mạch điện thay thế một pha của động cơ không đồng bộ: Thiết lập phương trình cân bằng điện áp và dòng điện, quy đổi các đại lượng mạch rotor ($E_2, I_2, R_2, X_2$) về phía stator thông qua hệ số quy đổi sức điện động $K_E$ và hệ số quy đổi dòng điện $K_I$. Giả thiết bỏ qua dòng từ hóa ($I_m \ll I_1$) ở động cơ công suất lớn để thiết lập sơ đồ thay thế nối tiếp tương đương.
  • Phương trình đặc tính cơ: Sử dụng phương trình đặc tính cơ giải tích biểu diễn quan hệ giữa mômen điện từ $M_d$ và độ trượt $s$ qua công thức Closs, xác định các điểm cực trị: mômen tới hạn ($M_{max}$) và độ trượt tới hạn ($s_{max}$).
  • Lý thuyết các trạng thái làm việc và hãm: Phân tích 4 góc phần tư trên mặt phẳng tọa độ $(\omega, M)$: chế độ động cơ (góc I và III), chế độ hãm tái sinh ($P_d < 0, P_c < 0$), chế độ hãm ngược ($P_d > 0, P_c < 0$) đối với tải thế năng khi thêm điện trở phụ đủ lớn vào mạch rotor, và chế độ hãm động năng (kích từ độc lập hoặc tự kích).
  • Đặc tính cơ của tải thế năng cơ cấu nâng hạ: Mômen cản do trọng lực của tải gây ra có tính chất không đổi chiều ($M_c = \text{const}$). Khi nâng tải, động cơ hoạt động ở chế độ động cơ; khi hạ tải nặng, hệ thống làm việc ở chế độ hạ hãm (hãm ngược hoặc hãm tái sinh).

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp giải tích kỹ thuật: Áp dụng hệ thống công thức giải tích tính toán các thông số làm việc định mức, dòng khởi động trực tiếp $I_{KĐ}$, mômen khởi động $M_{KĐ}$, độ trượt định mức $s_{đm}$, tốc độ định mức $n_{đm}$, hệ số mở máy $K_m$ và khả năng quá tải $\lambda$.
  • Phương pháp đồ thị đặc tính cơ (Graphical Method): Xây dựng họ đường đặc tính cơ nhân tạo, ứng dụng định lý tam giác đồng dạng để xác định chính xác giá trị các cấp điện trở khởi động phụ ($R_{f21}, R_{f22}, R_{f23}$) tương ứng với mômen chuyển cấp $M_1$ và $M_2$.
  • Phương pháp mô phỏng logic tiếp điểm: Xây dựng và kiểm chứng hoạt động của sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển tuần tự qua rơ-le thời gian/contactor trên phần mềm mô phỏng chuyên ngành CADe SIMU.

Thiết kế kỹ thuật và mô phỏng hệ thống

Cấu trúc phần cứng và thiết bị truyền động

Hệ thống cầu trục được cấu thành từ các cụm kết cấu cơ - điện chính:

  • Kết cấu dầm: Dầm chính (dầm đơn hoặc dầm đôi) chế tạo bằng thép tấm SS400 (độ dày từ $6\text{ mm}$ đến $16\text{ mm}$ tùy khẩu độ và tải trọng), liên kết với hai dầm biên trang bị 4 bánh xe và 2 động cơ di chuyển dọc nhà xưởng qua hệ thống đường ray ray P hoặc ray vuông.
  • Cơ cấu nâng hạ: Gồm pa lăng/con lợn nâng hạ treo dưới dầm hoặc gác trên thành dầm, hộp giảm tốc, tang cuốn cáp, phanh hãm điện từ và động cơ truyền động xoay chiều 3 pha rotor dây quấn.
  • Hệ thống cấp nguồn và điều khiển: Hệ điện dọc cấp nguồn toàn tuyến, hệ điện ngang cấp điện cho pa lăng, tủ điện điều khiển chứa contactor, rơ-le nhiệt, rơ-le thời gian và cabin điều khiển hoặc tay bấm điều khiển từ xa.

Giải pháp mạch điều khiển và mô phỏng trên CADe SIMU

  • Mạch động lực: Động cơ stator đấu hình sao ($Y$) nối trực tiếp vào lưới điện 3 pha $400\text{ V} - 50\text{ Hz}$ qua aptomat và contactor chính. Mạch rotor 3 pha nối ra ngoài qua hệ thống vành trượt - chổi than, mắc nối tiếp với bộ điện trở phụ 3 cấp. Các cấp điện trở phụ được đấu tắt tuần tự nhờ các tiếp điểm động lực của các contactor gia tốc.
  • Mạch điều khiển: Sử dụng các nút nhấn START/STOP kết hợp rơ-le thời gian và cuộn hút contactor để tự động đóng/ngắt các cấp điện trở theo thời gian định sẵn. Mạch tích hợp khóa liên động cơ - điện, công tắc hành trình giới hạn vị trí nâng/hạ, cùng các khâu bảo vệ: bảo vệ điện áp không, bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá tải bằng rơ-le nhiệt.
  • Quy trình mô phỏng: Thực hiện trên CADe SIMU qua các giai đoạn: khởi động đóng nguồn toàn bộ điện trở phụ vào mạch rotor nhằm hạn chế dòng mở máy; rơ-le thời gian đếm bước để loại bỏ dần cấp 1, cấp 2, cấp 3 đưa động cơ về làm việc trên đường đặc tính cơ tự nhiên; kiểm thử phản ứng cắt nguồn tự động khi có tín hiệu sự cố quá tải hoặc chạm công tắc hành trình.

Nội dung chính theo từng phần của đồ án

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của việc hiện đại hóa các dây chuyền sản xuất công nghiệp và vai trò của hệ truyền động điện trong các cơ cấu nâng chuyển. Nêu rõ lý do lựa chọn đề tài tính toán thiết kế truyền động cho cơ cấu nâng hạ cầu trục dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn và khái quát bố cục đồ án gồm 6 phần.

Phần 2: Cơ sở lý thuyết của động cơ không đồng bộ xoay chiều ba pha

Hệ thống hóa toàn diện lý thuyết máy điện không đồng bộ:

  • Cấu tạo chi tiết của stator và hai loại rotor (rotor lồng sóc và rotor dây quấn).
  • Nguyên lý sinh từ trường quay với tốc độ đồng bộ $n_s = \frac{60f}{p}$, quan hệ độ trượt $s = \frac{n_s - n}{n_s}$ và các ưu/nhược điểm vận hành.
  • Xây dựng mạch tương đương một pha, quy đổi tham số rotor về stator, phân tích giản đồ dòng công suất từ công suất vào ($P_{in}$), tổn hao đồng ($P_{cu1}, P_{cu2}$), tổn hao sắt ($P_{iron}$), công suất điện từ qua khe hở không khí ($P_g$), đến công suất cơ ($P_d$) và công suất hữu ích đầu trục ($P_{out}$).
  • Khảo sát ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật đến đường đặc tính cơ: điện trở/điện kháng mạch stator, điện trở phụ mạch rotor, sự suy giảm điện áp nguồn cấp ($M \sim U^2$), sự biến thiên tần số nguồn ($f$) và số đôi cực ($p$).
  • Đánh giá các phương pháp khởi động: khởi động trực tiếp, khởi động thêm điện trở phụ rotor, đổi nối sao - tam giác, dùng máy biến áp tự ngẫu, khởi động mềm (SCR) và biến tần.
  • Phân tích chi tiết 3 chế độ hãm: hãm tái sinh (khi tải đảo chiều quay hoặc đảo thứ tự pha stator đối với tải thế năng), hãm ngược (khi chèn điện trở phụ đủ lớn vào mạch rotor đối với tải thế năng hoặc đảo 2 trong 3 pha đối với tải phản kháng), và hãm động năng (kích từ độc lập hoặc tự kích).

Phần 3: Tính toán thiết kế cơ cấu nâng hạ cầu trục bằng động cơ không đồng bộ ba pha dây quấn

Đây là nội dung trọng tâm của đồ án, xử lý toàn bộ bài toán tính toán với các số liệu đầu vào: $P = 51\text{ kW}$, $U_1 = 400\text{ V}$, $2p = 10$, $N_1 = 61\text{ vòng}$, $N_2 = 31\text{ vòng}$, $K_{dq1} = K_{dq2} = 0,951$, $R_1 = 0,21,\Omega$, $R_2 = 0,02,\Omega$, $X_1 = 0,31,\Omega$, $X_2 = 0,051,\Omega$, $m_1 = m_2 = 3$, $I_0 = 31\text{ A}$, $\eta = 0,81$, $\cos\varphi = 0,811$, đấu $Y/Y$, sức từ động stator lớn hơn rotor $20%$, $f = 50\text{ Hz}$.

Các bước tính toán bao gồm:

  • Xác định thông số định mức: Dòng stator $I_1 = 112,06\text{ A}$, dòng rotor $I_2 = 176,40\text{ A}$, tốc độ đồng bộ $n_s = 600\text{ vg/ph}$ ($\omega_s = 20\pi \approx 62,83\text{ rad/s}$).
  • Tính toán quy đổi và trở kháng ngắn mạch: Hệ số quy đổi sức điện động $K_E = 1,97$, điện trở rotor quy đổi $R_2' = 0,078,\Omega$, điện trở ngắn mạch $R_{eq} = 0,288,\Omega$, điện kháng rotor quy đổi $X_2' = 0,198,\Omega$, điện kháng ngắn mạch $X_{eq} = 0,51,\Omega$, tổng trở ngắn mạch $Z_{eq} = 0,59,\Omega$, góc lệch pha ngắn mạch $\varphi_N = 60,55^\circ$.
  • Tính toán chế độ khởi động và làm việc tự nhiên: Dòng khởi động trực tiếp $I_{KĐ} = 394,3\text{ A}$ ($K_I = 3,519$), dòng rotor quy đổi $I_2' = 89,96\text{ A}$, mômen khởi động trực tiếp $M_{KĐ} = 579,05\text{ Nm}$, độ trượt tới hạn $s_{max} = 0,14$, mômen cực đại $M_{max} = 1671,92\text{ Nm}$, độ trượt định mức $s_{đm} = 0,034$, tốc độ góc định mức $\omega_{đm} = 60,70\text{ rad/s}$, tốc độ định mức $n_{đm} = 579,69\text{ vg/ph}$, mômen định mức $M_{đm} = 894,53\text{ Nm}$. Khả năng quá tải $\lambda = 1,87$. Hệ số mở máy trực tiếp $K_m = \frac{M_{KĐ}}{M_{đm}} = 0,65 < 1$, chứng minh động cơ không thể khởi động trực tiếp khi có tải định mức mà bắt buộc phải thêm điện trở phụ vào mạch rotor.
  • Tính toán 3 cấp điện trở mở máy bằng đồ thị: Chọn dải mômen chuyển đổi $M_1 = 1400\text{ Nm}$ và $M_2 = 1000\text{ Nm}$, xác định các tỉ số đoạn thẳng và tính ra các cấp điện trở phụ rotor: $R_{f21} = 0,040,\Omega$, $R_{f22} = 0,043,\Omega$, và cấp $R_{f23}$.
  • Tính toán điện trở phụ khi nâng tải định mức:
    • Ở tốc độ $v = \frac{1}{2}n_{đm}$ ($\omega = 30,35\text{ rad/s}, s = 0,517$): Tính được điện trở phụ quy đổi $R_{f2}' = 1,108,\Omega$, giá trị thực tế nối vào rotor $R_{f2} = 0,285,\Omega$.
    • Ở tốc độ $v = \frac{1}{4}n_{đm}$ ($\omega = 15,175\text{ rad/s}, s = 0,758$): Tính được điện trở phụ quy đổi $R_{f2}' = 1,661,\Omega$, giá trị thực tế nối vào rotor $R_{f2} = 0,427,\Omega$.
  • Tính toán điện trở phụ khi hạ tải ($M_c = 0,8 M_{đm} = 715,624\text{ Nm}$):
    • Ở tốc độ hạ $v = \frac{1}{4}n_{đm}$ ($\omega = -15,175\text{ rad/s}, s = 1,24$): Hệ thống làm việc ở chế độ hãm ngược, tính được điện trở phụ quy đổi $R_{f2}' = 3,689,\Omega$, giá trị thực tế nối vào rotor $R_{f2} = 0,951,\Omega$.

Phần 4: Mô phỏng mạch khởi động động cơ không đồng bộ ba pha dây quấn qua ba cấp điện trở bằng phần mềm CADe SIMU

Giới thiệu giao diện phần mềm CADe SIMU, thiết lập sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển. Trình bày chi tiết các trạng thái mô phỏng: trạng thái chuẩn bị đóng điện, trạng thái nhấn nút START bắt đầu quá trình khởi động với đầy đủ điện trở phụ, quá trình rơ-le thời gian tự động đóng các contactor gia tốc để loại bỏ dần 3 cấp điện trở đưa động cơ đạt tốc độ làm việc xác lập, và phản ứng bảo vệ an toàn ngắt mạch khi có sự cố quá tải.

Phần 5: Kết luận

Đánh giá tổng kết các ưu điểm kỹ thuật (khởi động êm ái, mômen mở máy lớn, dòng mở máy giảm thấp, điều chỉnh được nhiều dải tốc độ nâng/hạ) cùng các nhược điểm (tổn hao nhiệt trên các bộ điện trở phụ, độ tin cậy của hệ thống tiếp điểm cơ khí) và khả năng ứng dụng thực tế trong công nghiệp nâng chuyển.

Phần 6: Tài liệu tham khảo

Liệt kê các giáo trình, tài liệu chuyên ngành về Máy điện và Truyền động điện tự động làm căn cứ lý thuyết cho đồ án.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán thông số kỹ thuật

Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán tính toán hệ truyền động nâng hạ cầu trục với các kết quả định lượng cụ thể:

Thông số Ký hiệu / Công thức Giá trị tính toán Đơn vị
Dòng điện định mức Stator $I_{1đm}$ 112,06 $\text{A}$
Dòng điện định mức Rotor $I_{2đm}$ 176,40 $\text{A}$
Tốc độ đồng bộ $n_s$ ($\omega_s$) 600 ($20\pi \approx 62,83$) $\text{vg/ph}$ ($\text{rad/s}$)
Hệ số quy đổi sức điện động $K_E$ 1,97 -
Trở kháng ngắn mạch quy đổi $R_{eq}$ / $X_{eq}$ / $Z_{eq}$ 0,288 / 0,51 / 0,59 $\Omega$
Dòng khởi động trực tiếp $I_{KĐ}$ (Bội số $K_I$) 394,3 ($K_I = 3,519$) $\text{A}$
Mômen khởi động trực tiếp $M_{KĐ}$ 579,05 $\text{Nm}$
Mômen định mức $M_{đm}$ 894,53 $\text{Nm}$
Mômen cực đại (tới hạn) $M_{max}$ 1671,92 $\text{Nm}$
Độ trượt định mức / tới hạn $s_{đm}$ / $s_{max}$ 0,034 / 0,14 -
Tốc độ làm việc định mức $n_{đm}$ ($\omega_{đm}$) 579,69 ($60,70$) $\text{vg/ph}$ ($\text{rad/s}$)
Khả năng quá tải $\lambda = M_{max} / M_{đm}$ 1,87 -
Hệ số mở máy trực tiếp $K_m = M_{KĐ} / M_{đm}$ 0,65 -
Điện trở phụ mở máy cấp 1 $R_{f21}$ 0,040 $\Omega$
Điện trở phụ mở máy cấp 2 $R_{f22}$ 0,043 $\Omega$
Điện trở nâng tải $\frac{1}{2}n_{đm}$ $R_{f2}$ ($R_{f2}'$) 0,285 ($1,108$) $\Omega$
Điện trở nâng tải $\frac{1}{4}n_{đm}$ $R_{f2}$ ($R_{f2}'$) 0,427 ($1,661$) $\Omega$
Điện trở hạ tải hãm ngược $\frac{1}{4}n_{đm}$ $R_{f2}$ ($R_{f2}'$) 0,951 ($3,689$) $\Omega$

Đóng góp kỹ thuật

  • Chứng minh rõ ràng bằng số liệu giải tích rằng hệ thống không thể khởi động trực tiếp khi có tải ($K_m = 0,65 < 1$), khẳng định tính bắt buộc của phương pháp chèn điện trở phụ rotor đối với động cơ rotor dây quấn kéo tải thế năng.
  • Xác định chính xác các giá trị điện trở phụ giúp tăng mômen khởi động lên dải cho phép ($M_1 = 1400\text{ Nm}$), đồng thời kiểm soát tốc độ hạ tải ổn định trong vùng hãm ngược.
  • Thiết kế hoàn chỉnh sơ đồ điều khiển logic tiếp điểm và kiểm chứng thành công tính năng vận hành tuần tự, bảo vệ liên động trên phần mềm mô phỏng CADe SIMU.

Hạn chế và phạm vi áp dụng

  • Hạn chế kỹ thuật: Phương pháp điều khiển tốc độ và khởi động bằng điện trở phụ rotor có tổn hao năng lượng dưới dạng nhiệt trên các bộ điện trở là tương đối lớn khi làm việc kéo dài ở tốc độ thấp; hệ thống tiếp điểm đóng cắt cơ khí của contactor dễ bị mài mòn, phát sinh tia lửa điện, đòi hỏi chi phí bảo dưỡng định kỳ cao so với các hệ truyền động biến tần hiện đại.
  • Phạm vi áp dụng: Kết quả tính toán thiết kế phù hợp trực tiếp cho các cơ cấu nâng hạ cầu trục dầm đơn, dầm đôi công suất trung bình trong nhà xưởng công nghiệp nặng, khu vực bốc dỡ hàng hóa hoặc các phân xưởng cơ khí lắp ráp có yêu cầu công nghệ khởi động theo cấp điện trở.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, Điện - Điện tử, Tự động hóa và Điện Công nghiệp: Dùng làm tài liệu mẫu hoàn chỉnh phục vụ thực hiện đồ án môn học Truyền động điện, Trang bị điện hoặc đồ án tốt nghiệp liên quan đến máy điện không đồng bộ ba pha rotor dây quấn.
  • Kỹ sư vận hành và thiết kế truyền động điện: Cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về việc phối hợp phương pháp giải tích với phương pháp đồ thị để tính toán các cấp điện trở mở máy, tính toán các chế độ nâng tải, hạ tải thế năng và phương pháp mô phỏng kiểm chứng trên CADe SIMU.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao động cơ trong đồ án không thể khởi động trực tiếp khi đang mang tải định mức?

Theo kết quả tính toán giải tích, khi mở máy trực tiếp ($s=1$), mômen khởi động của động cơ chỉ đạt $M_{KĐ} = 579,05\text{ Nm}$, trong khi mômen định mức của tải là $M_{đm} = 894,53\text{ Nm}$. Hệ số mở máy đạt $K_m = \frac{M_{KĐ}}{M_{đm}} = 0,65 < 1$. Do mômen mở máy nhỏ hơn mômen cản của tải, động cơ không thể tự quay nếu không có giải pháp tăng mômen khởi động bằng cách nối thêm điện trở phụ vào mạch rotor.

2. Các thông số quy đổi ngắn mạch từ rotor về stator của động cơ có giá trị là bao nhiêu?

Với số vòng dây $N_1 = 61$, $N_2 = 31$ và hệ số dây quấn $K_{dq1} = K_{dq2} = 0,951$, hệ số quy đổi sức điện động là $K_E = 1,97$. Các thông số quy đổi và tổng trở ngắn mạch tính được gồm: điện trở rotor quy đổi $R_2' = 0,078,\Omega$, điện kháng rotor quy đổi $X_2' = 0,198,\Omega$, điện trở ngắn mạch $R_{eq} = R_1 + R_2' = 0,288,\Omega$, điện kháng ngắn mạch $X_{eq} = X_1 + X_2' = 0,51,\Omega$, và tổng trở ngắn mạch $Z_{eq} = 0,59,\Omega$ với góc lệch pha $\varphi_N = 60,55^\circ$.

3. Cần nối thêm điện trở phụ bằng bao nhiêu vào mạch rotor để nâng tải định mức ở tốc độ bằng 1/2 và 1/4 tốc độ định mức?

  • Để nâng tải với tốc độ $v = \frac{1}{2}n_{đm}$ (độ trượt $s = 0,517$), điện trở phụ quy đổi cần thiết là $R_{f2}' = 1,108,\Omega$, tương ứng với giá trị điện trở thực tế đóng vào mạch rotor là $R_{f2} = 0,285,\Omega$.
  • Để nâng tải với tốc độ $v = \frac{1}{4}n_{đm}$ (độ trượt $s = 0,758$), điện trở phụ quy đổi cần thiết là $R_{f2}' = 1,661,\Omega$, tương ứng với giá trị điện trở thực tế đóng vào mạch rotor là $R_{f2} = 0,427,\Omega$.

4. Khi hạ tải với tốc độ bằng 1/4 tốc độ định mức và mômen cản bằng 0,8 lần mômen định mức, động cơ hoạt động ở chế độ nào và giá trị điện trở phụ là bao nhiêu?

Khi hạ tải thế năng có tải trọng lớn ($M_c = 0,8 M_{đm} = 715,624\text{ Nm}$), động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược (góc phần tư thứ IV) với độ trượt $s = 1,24$. Để duy trì tốc độ hạ ổn định ở mức $\frac{1}{4}n_{đm}$ ($\omega = -15,175\text{ rad/s}$), giá trị điện trở phụ quy đổi cần thêm vào mạch rotor là $R_{f2}' = 3,689,\Omega$, tương ứng với điện trở phụ thực tế mắc vào rotor là $R_{f2} = 0,951,\Omega$.

Kết luận

Đồ án "Tính toán và thiết kế truyền động cho cơ cấu nâng hạ cầu trục" của tác giả Thái Thị Huỳnh Như đã thực hiện đầy đủ quy trình tính toán kỹ thuật cho động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha rotor dây quấn công suất $51\text{ kW}$. Bằng việc kết hợp phương pháp giải tích và phương pháp đồ thị, công trình đã xác định chính xác các cấp điện trở mở máy và điện trở điều chỉnh tốc độ ở các chế độ nâng tải, hạ hãm thế năng. Toàn bộ giải pháp mạch động lực và mạch điều khiển bảo vệ đã được mô phỏng kiểm chứng thành công trên phần mềm CADe SIMU, đảm bảo tính khả thi và độ tin cậy kỹ thuật cao.