NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CỦA MÁY XÚC

Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các thành tựu khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Ở nước ta, công nghiệp mỏ giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế, do đó việc ứng dụng các thành tựu khoa học để nâng cao hiệu quả sản xuất là tất yếu.Một trong những thanh tựu khoa học đó phải kể đến chiếc máy xúc. Máy xúc được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ lộ thiên, trên công trường xây dựng công nhiệp và dân dụng, trên các công trình thuỷ lợi, xây dựng cầu đường và nhiều hạng mục công trình khác nhau, ở những nơi mà yêu cầu bốc xúc đất đá với khối lượng lớn .

BÀI TẬP LỚN

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CỦA MÁY XÚC

11.VŨ VĂN PHÚC

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

****** Mục Lục ******

NộI DUNG

LờI NóI ĐầU

A.Tỡm hiểu chung về mỏy xỳc

I.Giới thiệu chung về mỏy xỳc

II.Yờu cầu cụng nghệ của mỏy xỳc

III.Mỏy xỳc cú thể phõn loại theo cỏc quan điểm sau

III1.Phõn loại theo tớnh năng sử dụng

III.2.Phõn loại theo cơ cấu bốc xỳc

III.3.Phõn loại theo cơ cấu truyền động

III.4.Phõn loịa theo nước chế tạo

B.Qúa trỡnh hoạt động của mỏy xỳc

1.2 Cỏc thụng số kĩ thuật của hệ thống TĐĐ trờn mỏy xỳc EKG5A

1.2.1 Động cơ và mỏy phỏt điện

1.2.2 Hệ thống cung cấp điện xoay chiều

1.2.3 Nhận xột

1.3 Nguyờn lý làm việc của cơ cấu nõng hạ

1.3.1 Đặc tớnh cơ kiểu mỏy xỳc

1.3.2 Chức năng bộ khuyếch đại từ của mỏy xỳc EKG5A

1.3.3 Nguyờn lý làm việc của mạch hồi tiếp cắt nhanh theo dũng phần ứng БTO

1.3.4 Nguyờn lý làm việc của hệ truyền động điện cơ cấu nõng hạ của mỏy xỳc EKG5A1.3.5 Nguyờn lý tỏc động bộ tự động xỳc

Chương 2

Thành lập hệ phơng trình mô tả trạng thái hệ thống truyền động điện

2.1 - Phương trỡnh trạng thỏi khuếch đại từ kộp ПДД -1,5B

2.2 Phương trỡnh trạng thỏi mụ tả khõu mỏy phỏt

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

2.3 - Phương trỡnh mụ tả trạng thỏi động cơ

2.4 – Hệ phương tình mô tả hệ thống truyền động điện của cả hệ thống.

3.1.4 - Xác định sức từ động của cuộn dây điều khiển YCM-2 (F2)

3.1.5 - Xác định sức từ động của cuộn YCM-1 (F1)

3.1.6 - Xác định sức từ động của cuộn YCM-6 (F6)

3.1.7 - Xác định sức từ động của cuộn YCM-4 (F6)

3.1.8 - Xác định tham số Eođ của máy phát nâng hạ gầu

3.1.9 - Xác định sức từ động kích thích độc lập (FĐL)

3.1.10 - Xác định sức từ động trong mạch kích thích song song (FKTSS)

3.1.11 - Xác định hằng số thời gian của máy phát TF.

3.1.12 - Xác định tham số của động cơ nâng hạ gầu

3.3 Nghiên cứu thành lập các mô hình trong hệ thống truyền động điện cơ cấu Nâng hạgầu trong máy xúc Э-5A

1 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng thời gian khuếch đại từ

2 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu khuếch đại từ

3 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu máy phát

4 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu động cơ

Tài liệu tham khảo:

Giáo trình tự động hoá trường ĐHCN QUẢNG NINH

Bài giảng máy khai thác trường ĐH MỎ ĐỊA CHẤT

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các thành tựu khoa học

kỹ thuật không ngừng phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất

Ở nước ta, công nghiệp mỏ giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế, do đó việc ứngdụng các thành tựu khoa học để nâng cao hiệu quả sản xuất là tất yếu.Một trong nhữngthanh tựu khoa học đó phải kể đến chiếc máy xúc

Máy xúc được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ lộ thiên, trên công

trường xây dựng công nhiệp và dân dụng, trên các công trình thuỷ lợi, xây dựng cầu đường và nhiều hạng mục công trình khác nhau, ở những nơi mà yêu cầu bốc xúc đất đá với khối lượng lớn .

Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ Ĝ

A.TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY XÚC

I Tình hình sử dụng ở Việt Nam

Trong các mỏ lộ thiên ở Việt Nam thì máy xúc một gầu là thiết bị được

sử dụng làm phương tiện khai thác chính.Máy xúc là một phụ tải điện lớn tiêu thụ rất nhiều điện năng

Ví dụ như máy xúc EKG-4,6 và EKG-5A đều có công suất định mức là Pdm=250KW.Còn máy xúc EKT-8N có công suất lên đến 520KW

Công dụng của máy xúc là dùng để bốc đất, đá,than nên nó thường phải làm việc trong điều kiện phụ tải thay đổi thường xuyên và một cách đột ngột

Máy xúc có nhiều cơ cấu truyền động như:truyền động ra vào tay gầu,nâng hạ tay gầu,truyền động quay và di chuyển

II Yêu cầu công nghệ của máy xúc

Hệ thống truyền động điện phải có nhiều cấp tốc độ

Có hệ thống điều chỉnh tốc độ và mômem để có đặc tính cơ như mong muốn phù hợp với yêu cầu của phụ tải

Có hệ thống điều khiển tự động và liên động giữa các cơ cấu truyền động

1 Phân loại theo tính năng sử dụng:

Máy xúc xây dựng chay bánh xích,bánh lốp có thể có gầu xúc từ 0.25-2m

Máy xúc dùng trong công nghiệp khai thác mỏ có dung tích gầu 4.6-8m

Máy bốc xúc đất đá có thể tích gầu từ 4-35m

Máy xúc gầu ngoạm có thể tích gầu tư 4-80m.

2.Phân loại theo cơ cấu bốc xúc:

Máy xúc kiểu gầu cào

Máy xúc kiểu gầu treo dây

Máy xúc kiểu gầu thuận

Máy xúc kiểu gầu ngược

Máy xúc kiểu gầu ngoạm

Máy xúc kiểu gầu quay

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

* Nghiên cứu 2 loại máy xúc thường dùng :

2.1 Máy xúc kiểu gầu thuận

Hình 1.1 MÁY XÚC GẦU THUẬN

* Cấu tạo

Cơ cấu quay(bàn quay) 1 được lắp trên cơ cấu di chuyển bằn bánh xích

2 Cần gàu 6 và tay gàu 5 cùng được lắp trên bàn quay 1 Tay gàu 5 cùng với gàu xúc 7 dichuyển theo gương lò do cơ cấu đẩy tay gàu 4 và cáp kéo 9 của cơ cấu nâng - hạ gàu Quá trình bốc xúc được thực hiện kết hợp giữa hai cơ cấu: cơ cấu đẩy tay gàu tạo ra bề dày lớp cắt, cơ cấu nâng - hạ gàu tạo ra lớp cắt là đường di chuyển của gàu theo gương

lò Để đổ tải từ gàu xúc sang các phương tiện khác được thực hiện nhờ cơ cấu mở đáy gàu 3 lắp trên thành thùng xe của máy xúc

Máy xúc có ba chuyển động cơ bản: nâng - hạ gàu, ra - vào tay gàu và quay, ngoài ra còn

có một số chuyển động phụ khác như: nâng cần gàu, di chuyển máy xúc, đóng - mở đáygàu v.v…

Chu trình làm việc của máy xúc bao gồm các công đoạn sau: đào, nâng gàu đồng thờiquay gàu về vị trí đổ tải, quay gàu về vị trí đào và hạ gàu xuống gương lò Thời gian củamột chu trình làm việc khoảng từ 20 ÷ 60s

Cơ cấu nâng hạ gàu và cơ cấu tay gàu của máy xúc thường xuyên làm việc quá tải (gọi làquá tải làm việc) do gàu bốc xúc phải đất đá cứng hoặc lớp cắt quá sâu

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

Các cơ cấu chính của máy xúc làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điểmtương đối TĐ% = (25 ÷ 75)%

2.2 Máy xúc kiểu gầu treo dây

Hình1.2.máy xúc kiểu treo dây

* Cấu tạo :

Tất cả thiết bị điện và thiết bị cơ khí của máy xúc được lắp đặt trên bàn quay 1 Có thểquay với góc quay tới hạn trên bệ 2 Di chuyển máy xúc thực hiện bằng cơ cấu tạo bướctiến 3 và hai kích thuỷ lực 4 Máy xúc di chuyển được nhờ tấm trượt 5 lắp ở hai bênthành của bàn quay 1 Cần gàu 6 lắp cố định trên bàn quay bằng hệ thống thanh giằng 9.Gàu xúc 8 được treo trên dây cáp nâng 10 Quá trình bốc xúc đất đá được thực hiện nhờcáp kéo 7, kéo gàu theo hướng từ ngoài vào trong máy xúc

Các cơ cấu của máy xúc làm việc trong điều kiện môi trường khắc nghiệt với chế độ làmviệc nặng nề, chao lắc mạnh, nhiều bụi, nhiệt độ môi trường thay đổi trong phạm vi rộng.Một số yếu tố khác cũng gây ảnh hưởng đến chế độ làm việc của các cơ cấu của máy xúcnhư: độ nghiêng, độ chênh dọc trục của máy xúc, gia tốc lớn khi mở máy và hãm v.v…

Do chế độ làm việc của máy xúc nặng nề như vậy, nên các thiết bị của máy xúc phảiđược chế tạo chắc chắn, độ bền cơ học cao và độ tin cậy làm việc cao

3 Phân loại theo cơ cấu truyền động

a.Máy xúc truyền động bằng động cơ điện

b.Máy xúc truyền động bằng động cơ điện-thuỷ lực

c.Máy xúc truyền động bằng động cơ đốt trong-thuỷ lực

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

4 Phõn loại theo nước chế tạo

B Quá trình hoạt động của máy xúc

cơ cấu mở đỏy gầu

Mỏy xỳc cú 3 chuyển động cơ bản: đào,nõng-hạ,quay ngoài ra cũn cú một số chuyển động phụ khỏc như:nõng cần,di chuyển, đúng mở đỏy gầu…

Chu kỳ làm việc của mỏy xỳc bao gụm những giai đoạn sau:hạ gầu xuống mặt bằng làm việc-đào đồng thời nõng gầu-quay gầu về vị trớ dổ tải-mở đỏy gầu đổ tải-quay gầu về vị trớ ban đầu.Thời gian một chu kỳ làm việc khoảng từ 20s đến 60s

Cơ cấu nõng-hạ và cơ cấu đẩy tay gầu thường xuyờn làm việc quỏ tải(quỏ tải làm việc)do gầu xỳc bốc xỳc phải đỏt đỏ quỏ cứng hoặc lớp cắt quỏ sõu

Cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điện tương đối TĐ%=(25->100)%.Cỏc cơ cấu của mỏy xỳc làm việc trong điều kiện nặng nề,chao lắc mạnh,nhiều bụi,nhiệt độ mụi trường thay đổi trong phạm vi rộng.Cỏc yếu tố khỏc cũng gõy ảnh hưởng manh đến cỏc cơ cấu của mỏy xỳc như : độ nghiờng, độ chờnh dọc trục của mỏy xỳc,gia tốc lớn khi mở mỏy và hóm.Do chế độ làm việc nặng nề của mỏy xỳc như vậy nờn cỏc thiết bị của mỏy xỳc phải được chế tạo chắc chắn, độ bền cơ học cao và độ tin cậy cao

II Cỏc yờu cầu c ơ bản đ ối với hệ truyền đ ộng đ iện của mỏy xỳc

Từ những đặc điểm của mỏy xỳc như đó nờu ở trờn,cỏc yờu cầu cơ bản đối với hệ truyền động điện truyền động cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc bao gồm:

1 Đặc tớnh cơ của hệ truyền động điện của cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc(cơ cấu nõng

-hạ, đẩy tay gầu và cơ cấu quay)phải được bảo vệ một cỏch tin cậy khi quỏ tải.Cú nghĩa là hệ thống truyền động phải tạo ra đặc tớnh “mỏy xỳc”

2 Động cơ truyền động cỏc cơ cấu mỏy xỳc phải chắc chắn.Khả năng chịu quỏ tải lớn

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

3 Độ cách điện của động cơ phải đảm bảo chịu quá nhiệt, độ ẩm cao Động cơ phải

chịu được tần số đóng cắt lớn(từ 400->600)lần/h

4 Động cơ truyền động các cơ cấu chính của máy xúc phải có mômem quán tính đủ

nhỏ để giảm thời gian quá độ khi mở máy và hãm.Nên chọn loại động cơ có phần ứng dài, đường kính nhỏ

5 Các thiết bị điều khiển dùng trong máy xúc phải đảm bảo làm việc tin cậy trong điều

kiện nặng nề nhất(độ rung động,chao lắc lớn,phụ tải đột biến và tần số đóng cắt lớn)

6 Hệ thống điều khiển hệ truyền động các cơ cấu của máy xúc phải đơn giản,chắc

chắn mức độ tự động hoá cao

Các cơ cấu truyền động máy xúc trong quá trìng làm việc thường bị quá tải luôn,cho nên việc hạn chế mômem nhỏ hơn trị số cho phép ở chế độ tĩnh và động là yêu cầu quan trong bậc nhất Để máy xúc có năng suất cao nhất đồng thời bảo vệ các thiết bị không bị hỏng hóc khi quá tải cần thực hiện hai yêu cầu:hạn chế mômem dưới trị số cho phép và đảm bảo độ cứng của đường đặc tính cơ trong phạm vi mômem phụ tải bằng mômem định mức của động cơ

(hình.a)Đặc tính cơ của máy xúc (hình.b) Đặc tính cơ các hệ truyền động

Trong thực tế không sử dụng đường đặc tính cơ lý tưởng như đường 1 mà thường sư dụng đặc tính cơ mềm hơn (đường 2) Độ cứng của đường đặc tính cơ ở vùng phụ tải giảm xuống từ 85->90%.Nếu đặc tính cơ quá lớn,người ta vận hành máy xúc khó cảm nhận được khi cơ cấu bị quá

tải,không kịp giảm lớp cắt dẫn đến cơ cấu bị ngưng làm giảm năng suất của máy xúc Năng suất của máy xúc đặc trưng bởi diện tích giữa các trục toạ độ và đường đặc tính cơ cấu của hệ truyền động(hình a)SADCO Để đánh giá năng suất của máy xúc người

Trong đó: S=SADCO diện tích h thanh bởi hệ trục toạ độ và đường đặc tính cơ của hệ truyền động điện.

SABCO là diện tích tạo bởi hệ trục toạ độ và đường đặc tính cơ lý tưởng

Wo :tốc độ không tải lý tưởng

Md :mômen dừng

m:hệ số tỉ lệ

Đối với hệ truyền động này,hệ số lấp đầy của máy xúc có thể đạt tới 0.8 đến 0.9 Hình b,biểu diễn các đường đặc tính cơ của các hệ truyền động khác nhau dùng trong máy xúc

Họ đặc tính cơ của cac hệ đó cho phépđánh giá và tính chọn hệ truỳen động một cách hợp lý đối với từng loại máy xúc cụ thể.Hệ truyền động xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ ba pha(đường 1) được sử dụng rộng rãi cho các loại máy xúc có thể tích gầu xúc tới 1m3

Nếu sử dụng động cơ truyền động là động c xoay chiều có hệ số trượt lớn cho phép hạn chế được dòng điện trong phạm vi cần thiết để giảm độ cứng của đường đặc tính cơ trong vùng mômen phụ tải bằng mômen định mức của động cơ,có thê thực hiện được bằng cách đấu thêm điện trơ phụ vao mạch roto của động cơ:

Rf =(10→15)%R(R điện trở của dây quấn rôt động cơ)

Nếu trong mach rôt của động cơ có đấu cuộn kháng bão hoà hoặc khuyếch đại từ,ta

sẽ nhận được đường đặc tính cơ tối ưu đối với hệ truyền động xoay chiều

Hệ truyền động máy phát-động cơ(máy phát 3 cuộn dây) với đường đặc tính cơ 3 được áp dụng rộng rãi cho các loại máy xúc từ 1 đến 5m3.Hệ này có đường đặc tính cơ gần với đường đặc tính cơ tối ưu cho phep điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động trong một phạm vi khá rộng

Hệ truyền động máy phát - động cơ có khuyếch đại trung gian(khuyếch

đại máy điện KĐMĐ,khuyếch đại từ KĐT hoặc khuyếch đại bán dẫn

KĐBD) sẽ tạo ra đường đặc tính cơ 4, đáp ứng hoàn toàn các yêu cầu đối với công nghệ của máy xúc.Hệ nay được sử dụng rộng rãi trong các máy xúc công suất lớn có thể tích gầu xúc từ 10→80m3

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

c.HÖ thèng m¸y xóc ekg-5a

ch¬ng 1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY XÚC EKG-5A

1.1.Máy xúc EKG-5A

Các cơ cấu truyền động chính ở máy xúc EKG-5A là:ra vào tay gầu,quay và di

chuyển.Người ta đều dùng động cơ điện một chiều

Để điều khiển động cơ điện một chiều thị người ta sử dụng hệ thống máy phát động

cơ điện một chiều và khuyếch đại từ

Trong đó khuyếch đại tư giữ vai trò điều khiển điện áp kích thích của máy phát(tức làđiều khiển điện áp phát ra của máy phát để đặt vào phần ứng của động cơ điện một

Sơ đồ nguyên lý của máy xúc EKG-5A

Hình.2.1

a.Hệ thống gồm có:

- Động cơ điện một chiều

- Máy phát điện một chiều F để cung cấp điện áp cho phần ứng động cơ

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

- Khuyếch đại từ đảo chiều làm nhiệm vụ cung cấp dòng điện kích thích cho cuộn kích thích độc lập của máy phát

WKTI:là cuộn kích thích độc lập của máy phát nó được chia làm 2 nửa và mắc theo

sơ đồ cầu cân bằng RCB

WKTII:là cuộn kích thích song song của máy phát để hỗ trợ cho cuộn

kích thích độc lập

- CFF và CFĐ là các cuộn dây cực từ phụ của máy phát và của động cơ

- Khuyếch đại từ MY là phần tử điều khiển chính của hệ thống truyền

động Khuyếch đại từ đảo chiều mắc theo sơ đồ visai

- Cuộn chủ đạo 4MY đóng vai trò cuộn điều khiển chính của khuyếch đại từ.Gía trị

và chiều dài trong cuộn chủ đạo sẽ quyết định giá trị tốc độ và chiều quay của động cơ điện Đ

- Điện áp chủ đạo được cung cấp tư nguồn một chiều bên ngoài và được điều khiển bằng tay số kiểu công tắc xoay có 4 vị trí tiến và 4 vị trí lùi tương ứng với 2 chiều quay của động cơ điện Đ

- Cuộn dịch chuyển 5MY để dịch chuyển điểm làm việc vào giữa đoạn tuyến tính của đặc tính và làm tăng hệ số khuyếch đại của khuyếch đại từ

Cuộn hồi tiếp âm theo điện áp của máy phát 3MY có tác dụng nâng cao độ cứng của đặc tính cơ của động cơ, đảm bảo năng suất làm việc bằng cách giữ ổn định điện áp

ra của máy pha do đó giữ được ổn định tốc độ của động cơ

- Cuộn hồi tiếp cắt nhanh theo dòng điện phần ứng sử dụng bộ khuyếch đại bán dẫn ETO.Trong bộ khuyếch đại bán dẫn có đặt 2 cuộn dây điều khiển của khuyếch đại từ YMC4 và YMC5,một đèn bán dẫn 3 cực TR các điốt ổn áp CT1,CT2,cầu chỉnh lưu B, điện trở nhiệt Rt và các điện trở khác

Bộ ETO sẽ tạo thành mạch hồi tiếp cắt nhanh theo dòng điện phần ứng ở máy xúcEKG-5A.Ta điện thế đặt vào mạch hồi tiếp chính là sụt áp trên các cuộn dây cực từ phụ của máy phát CFF và của động cơ điện CFĐ

Nếu dòng điện phần ứng tăng lên thì điện áp đặt vào mạch hồi tiếp tăng theo làm sụt áp trên điện trở R2+Rt lớn làm cho điôt ổn áp CT1 mở→TR mở →dòng hồi tiếp chảytrong mạch với chiều dòng điện như trên thì dòng hồi tiếp chạy qua YMC4 như sau: (+)→YMC4→D1→TR→Rh→B→(-)

Khi đó KĐT sẽ bị khử từ mạnh làm cho dòng kích thích độc lập của máy phát

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

giảm→điện áp ra của máy phát và dòng điện phần ứng cũng như tốc độ của động cơ một chiều giảm nhanh tới khi Iư=Idừng thì hệ thống truyền động điện sẽ dừng lại

Để ổn định dòng điện tác động của mạch hồi tiếp cắt nhanh khi nhiệt độ làm việc của máy tăng lên thì người ta đặt thêm điện trở nhiệt Rt trong cuộn dây cực từ phụ của máy phát.Khi máy nóng sẽ làm cho dây cuốn cực từ phụ nóng theo điện trở của nó tăng lên khiến cho điện áp trong mạch hồi tiếp giảm nhưng điện trở nhiệt Rt cũng giảm trị số lên điện áp đặt vào R2+Rt là không đổi để các đèn ổn áp CT1,CT2,TR làm việc ổn định

do đó ổn định được dòng điện cắt của mạch hồi tiếp

- Cuộn hồi tiếp âm mền theo dòng điện phần ứng 1MY nó làm hạn chế sự dao động của dòng điện phần ứng.Cuộn 1MY được cấp điện qua cuộn ổn định OĐ của máy

phát.Khi dòng điện phần ứng thay đổi thì từ thông cực từ phụ sẽ biến thiên ,do đó nó cản ứng trong cuộn OĐ một sức điện động Đây chính là nguồn cung cấp cho hồi tiếp âm mền 1MY.Dòng điện này sinh ra tư thông hồi tiếp có tác dụng chống lại sự thay đổi của dòng điện phần ứng, ổn định được chế độ làm việc của động cơ.Khi dòng điện phần ứng

ổn định thì tín hiệu phản hồi này cũng mất

B :Nguyên lý làm việc của hệ thống

Khởi động động cơ không đồng bộ làm quay rôto của máy phát lúc này tay số vẫn

ở số 0 nên máy phát vẫn chưa phát ra điện áp một chiều để cung cấp điện áp cho phần ứng động cơ Đ nên Đ vẫn chưa làm việc

Sau khi tốc độ rôto của máy phát chạy ổn định ta đóng tay số về số 1(tiến) làm cho 4MY có điện và từ hoá lõi thép của khuyếch đại từ làm cho điện cảm của MYI giảm dẫn đến dòng kích từ độc lập của máy phát có,làm đầu ra của máy phát có điện áp một chiều đặt vào phần ứng động cơ điện một chiều Đ.Do động cơ một chiều Đ được cung cấp kích

từ từ nguồn một chiều bên ngoài nên khi có điện áp một chiều đặt vào phần ứng của động

cơ thì động cơ một chiều Đ sẽ làm việc quay rôto.Cứ làm tay số tăng quay đến vị ttrí 2,3,4 thì làm tăng Ucđ→tăng điện áp trên cuộn 4MY→từ hoá lõi thép lớn hơn nữa→điệncảm trên cuộn MYI giảm lớn hơn nữa→ФKTMF tăng=UF tăng =n động cơ tăng lên Đó chính là quá trình tăng tốc độ của động cơ Đ

Khi động cơ Đ đang chạy ở vị trí số 4 tốc độ động cơ đạt tối đa,muốn giảm tốc độ thì ta dùng tay cần về vị trí 3,2,1,0 thì Ucđ giảm dầnU trên cuộn 4MY giảm dần→điện cảm trên cuộn MYI tăng lên → ФKTMFgiảm→n động cơ giảm Đó chính là quá trình giảmtốc độ của động cơ Đ

Qúa trình trên chính là quá trình tăng tốc và giảm tốc của động cơ Đ theo chiều thuận(tiến)muốn tăng tốc và giảm tốc theo chiều ngược lại thì ta gạt tay số về vị trí

1’,2’,3’,4’ quá trình diễn ra như quá trình chay theo chiều thuận

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

 Nguyên tắc ổn định tốc độ

Khi hệ thống đang làm việc bình thường ở bất kỳ một tốc độ đặt nào đó.Vì một lý do nào đó tải của động cơ tăng lên làm cho tốc độ động cơ giảm→Iư giảm và UF giảm.Khi UF giảm thì 3MY có điện áp đặt vào giảm,nên làmФ 3MY giảm nên Фt tăng

Khi Iư tăng điện áp rơi trên các cực tư phụ máy phát và động cơ tăng lên.Nếu

UCFF+UCFĐ>Uss thì sẽ có dòng điện chạy qua 2MY=2MY có từ thông Ф2MY→Фtgiảm→UFgiảm→n giảm,tạo ra đường dốc (gãy khúc của đặc tính cơ)

Nếu giảm về 0 thi UF=0→động cơ dừng lại

Với Фt=Фcđ-Ф3MY-Ф2MY-Ф1MY-Ф5MY

1.2.C ác thông số kỹ thuật của hệ thống truyền động điện trên máy xúc ЭК-5A:

1.2.1 Động cơ và máy phát điện:

a Động cơ dẫn động АГ-M, mã hiệu AЭ-113-4T:

Công suất 250KW, tốc độ 1480vg/ph loại dược bảo vệ và làm mát, có rô to lồngsóc kép, cuộn dây Stato chia làm 2 cấp điện áp 3000V, 6000V, các cực đầu vào đặt tronghộp kín gắn với thân động cơ

Động cơ cho phép tải 2.2 lần trong thời gian ngắn, cuộn dây STATO có bọc chống

ẩm loại B, có bảo vệ cực tiểu khỏi điện áp mạng sụt quá thấp (<65%Uđm ) bằng cách ngắt

tự động máy cắt dầu cho cuộn HK

b Máy phát điện một chiều loại ΠЭΜ:

Bao gồm các máy phát nâng hạ gầu, ra vào tay gầu, quay-di chuyển, dùng để cungcấp điện cho các động cơ một chiều của các cơ cấu chính

Cuộn kích thích song song được cung cấp trực tiếp từ máy phát và được nối songsong với phần ứng, để tránh sự tự kích của máy phát khi không có dòng điện cuộnKTĐL, cuộn kích thích song song được nối với phần ứng qua điện trở phụ 2СДΠ, độ lớn

của nó gấp 6-7 lần giá tri điện trở của cuộn tự kích ΟΒш.

Trên các cực phụ được đặt các cuộn ổn định chuyên dùng, cổ góp làm từ nhữngphiến đồng ký thuật điện hình nem, giữa chúng có cách điện bằng mi ca

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

c Máy phát điện một chiều loại ΜΠ:

Dùng để cung cấp điện cho mạch điều khiển của máy xúc và cuộn KTĐL các động

cơ dẫn động và động cơ mở đáy gầu

Máy phát được kích thích hỗn hợp (kích thích nối tiếp và song song ), sự tự kíchnhư vậy là cần thiết để giữ cho điện áp đầu ra của máy phát là 115V khi dòng tải thay

đổi, người ta dùng bộ điều chỉnh điện áp tự động( БCTB ), nó duy trì tự động điện áp trên

cửa ra của máy phát khi có sự thay đổi nhiệt độ của môi trường xung quanh

d Động cơ điện một chiều:

Trên tời nâng hạ người ta đặt một động cơ loại ДΠЭ - 816, có công suất 200kW,440V, 750Vg/ph, phần ứng của nó được nối với máy phát

Trên cơ cấu ra vào gầu đặt một động cơ loại ДΠЭ - 52, có công suất 54kW, 395V,1200Vg/ph, phần ứng của nó được nối với máy phát.Cũng trên cơ cấu ra vào gầu có đặtmột loại động cơ ДΠЭ - 12Y2 có công suất 3,6kW, 110V, 1430Vg/ph

Trên cơ cấu quay đặt hai động cơ loại ДΠЭ - 52, có công suất 60kW, 305V, 1230Vg/ph ởbên trái và bên phải vòng quay phần ứng của nó được nối tiếp với nhau với máy phátГΠЭI3 -I4/I2M -Y2

Động cơ loại ДΠЭ - 52 có công suất 54kW, 395V, 1200Vg/ph được dùng để dichuyển máy xúc

1.2.2Hệ thống cung cấp điện xoay chiều

Máy xúc ЭКГ-5A làm việc ở gương tầng, nhận điện từ lưới điện 3 pha - 6000Vqua tủ điện cao thế ЯKHO- 10 đặt ngoài trời, theo cáp mềm loại 3x25+1x10 mm2đến hộpđầu vào đặt ở bệ dưới máy xúc, từ đó đến đầu tĩnh của vòng tiếp điện cao thế đặt ở giữabàn quay và đế dưới, qua vòng động của vòng tiếp điện này đến cầu dao cách ly (PY-PB)6kV cho các thiết bị phân phối ở trong buồng máy trên bàn quay Từ thiết bị phân phối

6kV qua máy cắt dầu (BMЭ-6) cung cấp điện cho động cơ dẫn động 3 pha của bộ dẫn

động 5 máy, cũng từ thiết bị phân phối 6kV điện dẫn qua cầu chì ống loại (ΠКЭ-6) cung

cấp cho máy biến áp lựcTP1( TAMЭ), công suất 40kVA-6/0,23kV.

Trong tủ phân phối các thiết bị cao áp để điều khiển động cơ dẫn động còn có cácthiết bị hạ áp như: Áptômát, khởi động từ , được đặt ở ngăn dưới cùng để cung cấp cho

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

khuyếch đại từ, các động cơ bơm dầu, quạt mát, chiếu sáng được cung cấp từ máy biến

áp lực Riêng hệ thống đèn gầm 12V được cung cấp từ máy biến áp 1 pha 220/12V

1.2.3 Nhật xét:

Trong máy xúc Э - 5A các cơ cấu chính được TĐĐ theo hệ máy phát - động cơ

- khuyếch đại từ Với hệ thống này có nhiều ưu điểm phù hợp với các chế độ của máy:

- Có thể thay đổi tốc độ quay của động cơ phù hợp với từng chế độ làm việc cụ thể

- Việc điều khiển các cơ cấu linh hoạt, nhẹ nhàng có độ tin cậy cao

- Dải điều chỉnh tốc độ quay của động cơ rộng, có khả năng hãm điện và trả nănglượng về nguồn

- Có khả năng tự điều chỉnh, điều khiển và bảo vệ động cơ khi làm việc quá tải

1.3 Nguyên lý làm việc của các cơ cấu nâng hạ gầu

1.3.1 Đặc tính cơ kiểu máy xúc

Các cơ cấu của máy xúc khi làm việc do tải luôn thay đổi có nghĩa là mô men cảnluôn thay đổi dẫn đến dòng điện trong hệ thống máy phát động cơ thay đổi theo làm chomáy xúc làm việc không ổn định Muốn cho hệ thống làm việc ổn định người ta phải tạo

ra cho máy xúc một đường đặc tính riêng đường đặc tính này gồm hai phần:

- vùng công tác là đoạn đặc tính Aω 0 được tạo ra bởi hệ thống truyền động làm cácmạch hồi tiếp âm theo tốc độ hoặc theo áp

- Vùng công tác là đặc tính AId, vùng này được tạo ra bởi mạch hồi tiếp cắt nhanh

theo dòng phần ứng Phần diện tích hình chữ nhật ω 0AId0 là phần đặc tính lý tưởng, đểđặc trưng cho hệ thống TĐĐ có đặc tính cơ cấu kiểu xúc, người ta đưa ra hệ số điền kín

P: Công suất động cơ trên trục

Pdt: Công suất điện từ

Với Kdk=0,8~0,9 thì máy xúc làm việc với năng suất tương đối ổn định và cao

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

1.3.2 Chức năng bộ khuyếch đại từ của máy xúc ЭKГ-5A

a Chức năng các cuộn của KĐT:

- Cuộn YMC1: là cuộn hồi tiếp âm mềm theo dòng phần ứng, cuộn này liên hệmềm về cường độ đảm bảo cho tốc độ động cơ thay đổi từ từ khi tải động cơ thay đổi,dòng điện đi qua cuộn YCM1 có chiều phụ thuộc vào sự tăng hay giảm của động cơ

Cuộn YMC2: là cuộn chủ đạo, cho dòng một chiều chạy qua tạo ra từ thông chính

để từ hoá lõi thép KĐT, chiều và giá trị của nó sẽ quyết định đến giá trị và cực tính củađiện áp đặt lên phần ứng của máy phát, đến tốc độ và chiều quay của động cơ Việc thayđổi chiều và giá trị của cuộn chủ đạo thông qua hộp khống chế điềukhiển KK

Cuộn YMC3: là cuộn dịch chuyển, có tác dụng để điều chỉnh giá trị ban đầu củadòng kích thích độc lập máy phát, cân bằng đặc tính hai khuyếch đại từ đơn tạo ra đườngđặc tính chuẩn của KĐT kép qua điểm 0 ( Điểm cân bằng )

Cuộn YMC4: là cuộn hồi tiếp cắt nhanh theo dòng phần ứng, dòng Ic được điềuchỉnh bởi điốt ổn áp CT1 và bóng bán dẫn T1, cuộn này có tác dụng bảo vệ hệ thống máyphát động cơ khi làm việc quá tải

Cuộn YMC5: có tác dụng như cuộn 4

Cuộn YMC6: là cuộn hồi tiếp âm cứng và mềm theo điện áp máy phát, cuộn nàytạo ra từ thông tỷ lệ với phần ứng của máy phát, từ thông này có chiều chống lại chiều từthông trong cuộn YCM2 Cuộn YCM6 có tác dụng làm tăng độ cứng của đường đặc tính

cơ trong vùng công tác, rút ngắn thời gian quá trình quá độ tăng năng suất máy, hãm khihãm truyền động khi máy hạ tải

B nguyên lý làm việc của KĐT:

Khi chưa có tín hiệu điều khiển (Idk=0) thì dòng điện ở cửa ra ( +1-1 và +2-2 ) củaKĐT kép là có giá trị bằng nhau và bằng 1/2 giá trị dòng định mức nhờ việc điều chỉnhdòng điện cuộn dịch chuyển YCM3 ( cuộn YCM3 được đấu nối tiếp với nhau còn cáccuộn khác được đấu ngược nhau theo trình tự HKKH để cho từ thông ở hai vế ngượcnhau, mỗi cuộn làm việc theo một chiều )

Khi có tín hiệu điều khiển (Idk≠0 ) thì do cách nối của các cuộn điều khiển mà dòng

Idk sẽ từ hoá một trong hai KĐT và khử KĐT còn lại Như vậy làm cho dòng điện ở cửa

ra của KĐT bị giảm đi, kết quả là ta được điện áp của máy phát trong các cơ cấu của máyxúc như ta mong muốn.Khi đổi chiều dòng Idk thì quá trình từ hoá và khử từ sẽ ngược lạiquá trình trước

1.3 3 nguyên lý làm việc của mạch hồi tiếp cắt nhanh theo dòng phần ứng БТΟ

* Sơ đồ nguyên lý trình bày ở hình 3.9

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý khối БТΟTrong quá trình làm việc do tải thay đổi làm cho tốc độ động cơ cũng thay đổitheo, để tránh cho động cơ bị quá tải dẫn đến dòng điện trong mạch phần ứng của máyphát động cơ tăng cao dẫn đến hư hỏng, vì vậy người ta sử dụng bộ БТΟ để thực hiện hồitiếp cắt nhanh theo dòng phần ứng bảo vệ cho truyền động máy xúc

Hai cuộn dây YCM4 và YCM5 là hai cuộn điều khiển trong KĐT sức từ động củachúng ngược với sức từ động của cuộn chủ đạo YCM2, khi máy phát làm việc theo mộtchiều nào đó và phát ra điện áp, lúc này dòng điện trong máy phát động cơ sẽ qua cuộnphụ của nó và qua điện trở sun Rs gây ra giáng áp tại đó

ΔU=(Rfmf + Rfdc + Rs).I ư

Giáng áp này qua điểm 1-2 của cầu chỉnh lưu sẽ tạo ra điện áp U3-4 trên hai điểm3-4 của cầu, điện áp này tỷ lệ với ΔU và tạo ra dòng IRΠ khép kín qua điện trở RΠ và RΠ1,dòng này tạo ra điện áp URΠ và giáng áp trên RΠ1, do đó trên các điện trở R1, R2, RT đều cóđiện áp rơi, khi điện áp ngược đặt vào đi ốt ổn áp CT1> điện áp chọc thủng của CT1 thìCT1 sẽ thông lúc này T1 sẽ có điện áp dương vào cực gốc và mở làm cho cuộn YCM4hoặc YCM5 có dòng hồi tiếp chạy qua và có chiều tuỳ theo cực tính của máy phát tại thờiđiểm đó

Vậy nhờ bộ БТΟ ta đã được tự động đưa hồi tiếp âm theo dòng vào làm việc bảo

vệ cho máy xúc khi làm việc quá tải

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

1.3.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống truyền động điện của cơ cấu nâng hạ gầu của máy xúc Э-5A

a- Giới thiệu chung:

АГ - Г1 và M1 là máy phát điện và động cơ điện một chiều

АГ - Г1 - ОВШ và M1 - дп là hai cuộn dây cực từ phụ của phát động cơ

УК - 3СУП là điện trở thay đổi giá trị IYMC2

УК - ПП và УК - Р2 là cuộn dây để khống chế cho phép cuộn dây KTĐL của M1

có IKTĐLM1 lớn hay nhỏ

УК - ВТП là công tắc vạn năng

ЭВ1 là cuộn dây điện từ dùng để mở phanh động cơ

b - Nguyên lý làm việc:

Điều khiển nâng gầu:

Kéo tay gầu điều khiển về phía trong, tiếp điểm K1 đóng K2 mở, nâng gầu có 4 tốc độ sẽtăng dần từ số 1 đến số 4

+ Tốc độ số 1: k1 đóng ( K2 mở ) dòng điện đi từ +1 đến 1/2 УК - 3СУП từ đâymạch điện chia làm hai nhánh:

- Nhánh 1 từ 1/2 УК - 3СУП đến 2H1 - 2H2 đến УК - 4СУП qua K1 về -2

- Nhánh 2 từ 1/2 УК - 3СУП đến УК - Р2 đến УК - д2 qua K1 về -2

Cuộn 2H1 - 2H2 có dòng điện đi qua nó tạo ra từ thông tổng cho KĐT và máy phát phát

ra điện áp cung cấp cho động cơ làm việc ở tốc độ số 1, cuộn УК - Р2 có điện sẽ đóngtiếp điểm УК - Р2 làm cuộn УК - ПП có điện và đóng tiếp điểm ở mạch kích thích độclập của động cơ loại điện trở 3СдП-1 làm cho dòng điện qua cuộn KTĐL của động cơtăng lên tốc độ động cơ giảm ở chế độ nâng gầu

+ Tốc độ số 2: K1, K5 đóng loại đi một phần điện trở УК - 4СУП làm cho dòngqua cuộn YCM2 tăng lên điện áp máy phát tăng lên, tốc độ động cơ tăng lên

+ Tốc độ số 3: tương tự như trên K1, K5, K4 đóng lại

+ Tốc độ số 4: K1, K5, K4, K3 đóng lại động cơ làm việc ở tốc độ cao nhất

Điều khiển hạ gầu:

Ở chế độ hạ gầu không cần mô men lớn và yêu cầu tốc độ phải nhanh để giảm thời giancủa một chu kỳ xúc

Khi hạ gầu ta đẩy tay điều khiển về phía trước khi đó K2 đóng, K1 mở để đổi chiều

SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN

CNKT ĐIỆN 1B

dòng điện đi trong cuộn YCM2 đẫn đến máy phát điện sẽ đổi chiều cực tính cung cấp chođộng cơ quay theo chiều ngược lại.

+ Tốc độ số 1: dòng điện đi từ +1 đến ВТП đến 21 mạch điện cũng được chia làmhai nhánh

- Nhánh 1: từ 21 đến УК - 3СУП về -2

Nhánh 2 từ đến K2 đến 36 đến УК 4СУП đến YCM2 qua 1/2 УК 3СУП về 2

- Khi dòng điện Iư tăng thì sức từ động của cuộn YCM1 (F1) ngược chiều với sức

từ động của cuộn YCM2 (F2) làm cho sức từ động tổng (F) giảm xuống dẫn đến dòngđiện Iư giảm xuống

- Khi dòng điện Iư giảm thì sức từ động của cuộn YCM1 (F1) cùng chiều với sức từđộng của cuộn YCM2 (F2) làm cho sức từ động tổng (F) tăng lên dẫn đến dòng điện Iư

- Khi không có sự dò điện YK-P6 và YK-P7 vẫn có điện bình thường, nhưng vì lý

do nào đó mà bị dò điện YK-P1, YK-P3, YK-P4, YK-P5 của các bộ máy sẽ có dòng điệnchạy qua và chúng tác động tiếp điểm YK-P8 nên YK-P6 và YK-P7 sẽ mất điện và cắtđiện điều khiển chung không cho máy làm việc