thiết kế hệ truyền động điện cho dịch chuỷên xe cầu 100t

Đờng kính xe cầu Db=0.35mTrong quá trình thực hiện đồ án, đợc sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thày TSNguyễn Mạnh Tiến em đã hoàn thành đồ án này, em đã tổng hợp đựơc hai mạchvòng để điều

Lời Nói Đầu

Sự phát triển của mỗi nớc phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá và tự độnghoá các quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất, máy nâng vận chuyển đóng vaitrò khá quan trọng Máy nâng vận chuyển là cầu nối giữa các phân xởng trong 1 nhàmáy, giữa các máy công tác trong 1 dây chuyền sản xuất

Việc sử dụng các máy nâng vận chuyển trong các hạng mục công trình lớn sẽlàm giảm đáng kể thời gian xây dựng, giảm bớt số lợng công nhân

Hiện nay hệ truyền động sử dụng máy nâng vận chuyển sử dụng phổ biến là hệtruyền động với động cơ xoay chiều và 1 chiều Cầu trục là 1 loại máy nâng vậnchuyển đợc sử dụng rộng rãi trong các phân xởng luyện kim cầu tàu, hải cảng

Là một ngời kỹ s tơng lai, việc nắm bắt về công nghệ trong thực tế cũng nh thiết

kế các hệ truyền động điện là một công việc cần thiết để bớc đầu làm quen với thực

tế và có những kinh nghiệm bớc đầu

Với kiến thức về truỳên động điện đợc học trong hai kỳ em đợc giao thiết

kế hệ truyền động điện cho dịch chuỷên xe cầu 100T

1 Trọng tải 100T

2 Trọng lợng xe cầu 1T

3 Tốc độ dịch chuyển 0.050.5(m/s)m/s)

4 Lực cản chuyển động khi tải định mức Fc=6480 N

5 Lực cản chuyển động khi không tải Fco=3240 N

6 Hiệu suất truyền động =0.82

7 Tỉ số truyền i=30

8 Đờng kính xe cầu Db=0.35mTrong quá trình thực hiện đồ án, đợc sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thày TSNguyễn Mạnh Tiến em đã hoàn thành đồ án này, em đã tổng hợp đựơc hai mạchvòng để điều chỉnh tốc độ động cơ (m/s) Mạch vòng dòng diện và mạch vòng tốc độ )

đảm bảo thoả mãn yêu cầu công nghệ đặt ra , mô phỏng chạy thử hệ thống Kết quảmô phỏng phù hợp với lý thuyết

Tuy nhiên, do kiến thức và thời gian có hạn nên trong bản thiết kế của emkhông thể tránh khỏi những thiếu sót mong thày, cô chỉ bảo giúp đỡ em

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn tận tình của thày TSNguyễn Mạnh Tiến đã giúp em hoàn thành đồ án này

I.Cấu tạo cầu trục

Sự phát triển của mmõi nớc phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá và tự

động hoá các quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất, máy nâng vận chuyển

đóng vai trò khá quan trọng Máy nâng vận chuyển là cầu nối giữa các phân xởngtrong 1 nhà máy, giữa các máy công tác trong 1 dây chuyền sản xuất

Việc sử dụng các máy nâng vận chuyển trong các hạng mục công trình lớn sẽlàm giảm đáng kể thời gian xây dựng, giảm bớt số lợng công nhân

1

Hiện nay hệ truyền động sử dụng máy nâng vận chuyển sử dụng phổ biến là hệtruyền động với động cơ xoay chiều và 1 chiều Cầu trục là 1 loại máy nâng vậnchuyển đợc sử dụng rộng rãi trong các phân xởng luyện kim cầu tàu, hải cảng.

Cấu tạo của cầu trục gồm 3 bộ phận chính

+ Xe cầu: Gồm hai dầm chính hoặc khung dàn chính đợc chế tạo bằng thép

có độ cứng không gian đặt cách nhau một khoảng tơng ứng với khoảng cách bánh

xe của xe con Hai đầu cầu đợc liên kết cơ khí với hai dầm ngang tạo thành khunghình chữ nhật trong mặt phẳng ngang

Các bánh xe của cầu trục đợc thiết kế trên các dầm ngang của khung hình chữ nhậttạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt nhà xởng

+ Xe con: Trên xe con đặt cơ cầu nâng và cơ cấu di chuyển xe con Tuỳ theo

công dụng của cầu trục mà trên xe con có một hoặc hai cơ cấu nâng Xe con có thể

di chuyển dọc trên xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục có thể di chuyển đợc trong suốtchiều ngang phân xởng

+ Cơ cấu nâng hạ: Thờng có tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để cuộn cáp

nâng và hạ Cuối hai đầu dây cáp mắc palăng kép để đảm bảo nâng hạ tải trọng theophơng thẳng đứng Toàn bộ cơ cầu tang, hộp biến tốc, động cơ đợc đặt trên xe con

+ Cơ cấu phanh hãm

Phanh hãm là bộ phận không thể thiếu trong cơ cấu chính của cầu trục Phanhdùng trong cầu trục thờng có 3 loại: Phanh guốc, phanh dĩa và phanh đai Nguyên lýhoạt động cơ bản giống nhau mô tả cơ cấu phanh đai gồm

1.Má phanh,

2.Cuộn dây nam châm phanh ( hoặc dùng động cơ bơm thuỷ lực tạo lực đóng

mở);

3.Đối trọng phanh Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lới điện thì đồng thời

động cơ phanh cũng có điện bơm thuỷ lực mở má phanh giải phóng trục động cơ để

động cơ làm việc Khi động cơ ngừng làm việc thì động cơ phanh mất điện ép chặtmá phanh vào trục động cơ để hãm Đối với cơ cấu nâng hạ cầu trục loại nặng thờngngời ta dùng 2 phanh để đảm bảo an toàn

*Nhờ đặc điểm cấu tạo nh trên cầu trục có thể di chuyển phụ tải theo 3 phơngphủ kín mặt bằng nhà xởng

3

2

1

Gph3

21

Nc

- Chuyển động theo phơng thẳng đứng là chuyển động chính nhờ có cơ cấunâng hạ đặt trên xe con.

- Chuyển động dọc theo phân xởng là nhờ hệ thống chuyển động đặt trên xecầu

- Chuyển động ngang theo phân xởng nhờ hệ thống truyền động trên xe con(m/s)xe trục)

- Cầu trục vận chuyển đợc dùng rộng rãi yêu cầu về độ chính xác không cao

- Cầu trục lắp ráp phần lớn đợc dùng trong các nhà máy xí nghiệp nhất làtrong các nhà máy cơ khí Nó dùng để lắp ghép các chi tiết máy móc  yêu cầulàm việc của nó yêu cầu độ chính xác cao, cụ thể là quá trình mở máy phải êm, dải

điều chỉnh tốc độ rộng, dừng chính xác nơi lấy trả hàng

- Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị điệncủa cầu trục phải làm việc tin cậy trong điều kiện làm việc để nâng cao năng suất,

an toàn trong vận hành và khai thác

Có thể phân loại cầu trục theo nhiều cách:

1) Theo đặc điểm cấu tạo, cầu trục đợc chia thành:

+ Cầu trục kiểu cầu- cần trục

Quá trình chuyển động của cầu trục gồm có 3 chuyển động:

- Chuyển động nâng hạ: Là chuyển đọng của bộ phận nâng hạ tải trọng

- Chuyển động ngang của xe trục

- Chuyển động dọc của xe cầu

Trong đó chuyển động dọc của xe cầu gồm 2 bớc: Chuyển động khi có phụ tải

và không có phụ tải Mỗi loại chuyển động đợc thực hiện bởi 1 động cơ riêng, cáccơ cấu đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Các cơ cấu của cầu trục làm việctrong chế độ cực kỳ nặng nề Tần số đóng điện lớn, chế độ xẩy ra nhanh, khi mởmáy, hảm, đảo chiều Sự thay đổi tốc độ trơnn, êm, gia tốc không quá lớn

Từ những đặc điểm trên ta có những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động vàtrang bị điện cho các cơ cấu của cần trục:

1 Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động đơn giản, các phần tử cấu thành cso

độ tin cậy cao, đơn giản về cấu tạo, thay thế dễ dành

2 Chiều quay: Các động cơ truyền động phải có khả năng đảo chiều quaytrong 2 chu trình chuyển động thuận ngợc, phạm vi điều chỉnh tốc độ dủ rộng và có

3

đặc tính cơ thoã mãn điều kiện công nghệ, các thết bị điên cầu trục phải đảm bảocác yêu cầu về năng suất đơn giản trong thao tác, phải thoã mãn điều kiện dừng máychính xác, hãm êm, việc điều chỉnh tốc độ quay đợc thực hiện bằng phơng pháp

điện, trong phạm vi rộng:

D  3:1 đối với cầu trục thông thờng

D  10:1 Đối với cầu trục lớn

3 Khởi động , hãm: Các bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ đốivới loại cầu trục di chuyển loại nặng, để an toàn, ngời ta dùgn 2 phanh hãm trên 1trục động cơ Quá trình mở máy và điều chỉnh tốc độ nhờ điện trở phụ, quá trình mởmáy và hãm phải xảy ra chính xác, thời gian quá độ ngắn, gia tốc không lớn qúa

4 Yêu cầu về hệ truyền động:

Để truyền động cho các cơ cấu cầu trục, ngời ta thờng dùng đông cơ không

đồng bộ rô to dây quấn hoặc động cơ một chiều Đối với động cơ không đồng bộ

mở máy và điều chỉnh tốc độ nhờ điện trở phụ trong mạch rôto, tuy nhiên dạngtruyền động này có nhợc điểm lớn về chỉ tiêu năng lợng (m/s) tổn hao lớn khi mở máy,hãm máy và điều chỉnh tốc độ) nhng nó có u điểm là sử dụng nguồn điện thôngdụng, hệ điều chỉnh đơn giản Đối với hệ một chiều: Có u điểm là điều chỉnh tốc độtrơn, dễ dàng tuy nhiên bộ điều chỉnh cồng kềnh, sử dụng nguồn điện không thôngdụng

Dùng phanh hảm để giữ các bộ phận di chuyển ở vị trí nhất định, hãm các cơcấu khi có sự cố mất điện góp phần làm giảm thời gian hãm máy

5 Yêu cầu về độ chính xác :

- Độ chính xác không cao <5%

Sai lệch tĩnh %=/đm*100 < 5%

- Vùng điều chỉnh không lớn 10:1

6 Giản đồ phụ tải:

Cần trục làm việc với chế độ ngắn hạn lặp lại, yêu cầu phải đảo chiều, điềuchỉnh tốc độ êm nên yêu cầu đặc tính cơ cứng

Để máy có đợc năng suất tối đa và chất lợng sản xuất tối u thì ứng với mỗi chế

độ làm việc phaỉ có 1 tốc độ nhất định

Đặc tính phủ tải của động cơ có dạng nh sau:

7 Cấp điện và mạch bảo vệ:

Đối với động cơ xoay chiều dùng mạng 220V, 380V,

hạn lặp lại Trong mạch khống chế phải bố trí khâu “bảo vệ không” để loại trừ hiện tợng động cơ khởi động khi điện áp lới phục hồi.

chơng 2: Phân tích - lựa chọn phơng án

Nh trên đã phân tích , động cơ dùng để kéo xe lớn trong cầu trục là loại động cơ

có điều chỉnh tốc độ và có đảo chiều quay (m/s)Quá trình chạy cò tải và quá trình chạykhông tải) Nh vậy, để thực hiện đợc truyền động trong cầu trục chúng ta có thể có

2 phơng án chính sau :

+ Dùng hệ truyền động chỉnh lu - triristo, động cơ 1 chiều có đảo chiều quay + Dùng hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ

Sau đây chúng ta sẽ đi vào phân tích u nhợc điểm hai loại hệ truyền động này để từ

đó chọn ra 1 phơng án truyền động phù hợp nhất dùng trong đồ án

I / 1 Hệ Truyền Động Chỉnh Lu - Triristo có đảo chiều quay.

Hệ Truyền Động T-Đ có đảo chiều quay đợc xây dựng trên hai nguyên tắc cơ

bản :

- Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ của động cơ

- Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng

Từ hai nguyên tắc cơ bản này ta có năm loại sơ đồ chính :

Sơ đồ 1 : <Hình 3.1>Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo

chiều quay bằng đảo chiều dòng kích từ

Loại sơ đồ này dùng cho công suất lớn và rất ít đảo chiều

Sơ đồ 2 : <Hình 3.2> Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo

chiều quay bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng (m/s) từ thông giữ không đổi)Loại này dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp

Sơ đồ 3 : <Hình 3.3> Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều

khiển riêng Hệ này có u điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều

lớn

5

Hình 3.1 Hình 2

Sơ đồ 4 : <Hình 3.4> Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngợc điều

khiển chung Loại này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn, thực hiện đ ợc côngviệc đảo chiều êm hơn

Hình -4

Sơ đồ 5 : <Hình 3.5>Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều

khiển chung Sơ đồ dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn thực hiện việc đảo chiều

êm Tuy nhiên kích thớc cồng kềnh, vốn đầu t và tổn thất lớn

Mạch điều khiển của 5 loại sơ đồ này có thể chia làm hai loại chính :

a Điều khiển riêng :

Hình 3

Nguyên tắc : Khoá các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng, sau đó tiến hành

chuyển mạch, nh vậy khi điều khiển sẽ tồn tại một thời gian gián đoạn, sơ đồ 1,2,3

đợc điều khiển theo nguyên tắc này

Khi điều khiển riêng có hai bộ diều khiển làm việc riêng rẽ với nhau

Tại một thời điểm thì chỉ có một bộ biến đổi có xung điều khiển còn bộ biến đổikia bị khoá do không có xung điều khiển Trong một khoảng thời gian thì BĐ1 bịkhóa hoàn toàn và dòng phần ứng bị triệt tiêu, tuy nhiên suất điện động phần ứng Evẫn còn dơng Sau khoảng thời gian này thì phát xung 2 mở bộ biến đổi 2 đổi chiềudòng phần ứng động cơ đợc hãm tái sinh

Hệ truyền động có van đảo chiều điều khiển riêng có u điểm là làm việc an toànkhông có dòng cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi song cần có 1 khoảng thời giantrễ trong đó dòng điện động cơ bằng không

b.Điều khiển chung :

Nguyên tắc : Tại một thời điểm thì cả hai bộ biến đổi BĐ1 và BĐ2 đều nhận đợc

xung mở nhng chỉ có một bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lu còn bộ biến đổi kialàm việc ở chế độ đợi Sơ đồ 4, 5 thực hiện theo nguyên tắc này.Trong phơng pháp

điều khiển chung mặc dù đảm bảo Ed2 =Ed1 tức là không xuất hiện giá trị dòngcân bằng song giá trị tức thời của suất điện động của các bộ chỉnh lu là ed1(m/s)t) và

ed2(m/s)t) luôn khác nhau do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay chiều của dòng điện cânbằng và để hạn chế dòng điện cân bằng này thờng dùng các cuộn kháng cân bằng

Lcb

II / 2 Hệ Truyền Động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ

Hệ truyền động này dùng động cơ không đồng bộ 3 pha Loại động cơ này đợc

sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác Ngàynay do sự phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử - tinhọc động cơ không đồng bộ mới khai thác đợc hết các u điểm của mình Nó trở

thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với hệ truyền động chỉnh lu - triristo.

Không giống nh động cơ một chiều, động cơ KĐB có cấu tạo phần cảm và phầnứng không tách biệt Từ thông động cơ cũng nh mô men động cơ sinh ra phụ thuộcnhiều vào tham số

Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động diện động cơ không đồng bộ là hệ điềuchỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh

Trong công nghiệp thờng sử dụng bốn hệ điều chỉnh tốc độ :

a Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi Tiristo.

Nguyên tắc của phơng pháp này là mô men của động cơ KĐB tỷ lệ với bình

Ưu điểm của phơng pháp này là dễ tự động hoá việc điều chỉnh

Điện trở trong mạch rô to của động cơ KĐB :

Rr = Rrd + Rf

Trong đó : Rrd : điện trở dây quấn rô to

Rf : điện trở ngoài mắc thêm vào mạch stato

Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rô to thì mô men tới hạn của động cơ khôngthay đổi và độ trợt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở :

Mô men

i rd 2 r

S

R I 3 M

Vì thế mà có thể ứng dụng phơng pháp điều chỉnh điện trở mạch rô to cho truyền

động có mô men tải không đổi

Phơng pháp điều chỉnh trơn điện trở mạch rô to bằng phơng pháp xung :

t R

0 n d

d 0 e

Re là điện trở tơng đơng trong mạch rô to đợc tính theo thời gian đóng td và thờigian ngắt tn của một khoá bán dẫn cho phép một điện trở R0 vào mạch hay không

c Phơng pháp điều chỉnh công suất trợt

Đối với các hệ truyền động công suất lớn, tổn hao Ps là lớn Vì vậy để diềuchỉnh đợc tốc độ vừa tận dụng đợc công suất trợt ngời ta dùng các sơ đồ điều chỉnhcông suất trợt

dt s

dt 1 c 1

c s

P

P s

s P s M

M P

Có hai loại biến tần :

 Biến tần trực tiếp : Loại này có sơ đồ cấu trúc rất đơn giản

f1 f2

Điện áp vào xoay chiều U1 (m/s)tần số f1 ) qua một mạch van là ra ngay tải với tần số

f2 Bộ biến tần này có hiệu suất biến đổi năng lợng cao tuy nhiên thực tế sơ đồmạch van khá phức tạp, có số lợng van lớn nhất với mạch 3 pha Việc thay đổi tần

số ra f2 khó khăn và phụ thuộc nhiều vào tần số f1

 Biến tần gián tiếp : Có cấu trúc nh sau :

(m/s)xoay chiều) (m/s)một chiều) (m/s)xoay chiều )

 Kết Luận : Qua phân tích hai loại hệ truyền động trên chọn phơng án dùng loại

Hệ Truyền Động Chỉnh Lu Tiristo - Động Cơ Có Đảo Chiều Quay vì:

+ Độ tác động của hệ này nhanh và cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do cácvan bán dẫn công suất có hệ số khuyếch đại công suất rất cao Điều này thuận tiệncho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh tự động nhiều vòng để nâng cao chất lợng các

đặc tính tĩnh và đặc tính động của hệ thống

+ Trong hệ truyền động một chiều này, ta sẽ sử dụng mạch lực là sơ đồ chỉnh lu

T-D có đảo chiều điều khiển riêng bởi vì loại này có u điểm là dùng cho mọi dảicông suất, có tần số đảo chiều lớn Đồng thời hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điềukhiển riêng hoạt động đóng mở độc lập với nhau, làm việc an toàn và không códòng chảy giữa các bộ biến đổi

+ Sử dụng hệ truyền động chỉnh lu Tiristo - Động cơ có đảo chiều quay sẽ đạt đợc

đồ thị tốc độ tối u (m/s)đối với loại truyền động xoay chiều thì chỉ đạt đợc dạng đồ thịgần giống mà thôi )

Nh vậy, loại động cơ sử dụng trong hệ truyền động là loại động cơ một chiều

Lực cản chuyển động khi tải định mức :Fc=6480 N

Lực cản truyền động khi không tải :Fco=3240 N

Hiệu suất truyền động :=0.8





=4kw Tốc độ động cơ :

30 60 5 0







=820 v/p Theo đề bài ra với phụ tải 100 THệ số tiếp điện tơng đối trung bình khoảng35%Công suất động cơ khi quyđổi ra hệ số tiếp điện chuẩn (m/s)%=25%)là:

P’đm=Pđm %

%

tc

td TD

TD

=4 25

35

=4,7 kw Trọng tải Gđm=100T (m/s)cầu trục thuộc loại có trọng tải nặng ) động cơ làmviệc ởchế độ ngắn hạn lặp lại Do đó nên chọn động cơ một chiều vì động cơ này có khảnăng điều chỉnh trơn tốt ,êm (m/s)động cơ yêu cầu thờng xuyên mở máy và hãm máy )

9

Chọn động cơ một chiều 220v vỏ kín ,làm mát tự nhiên ,hệ số tiếp điện25%, kiểu 21 có : Uđm=220V ; P=6kW ; nđm=1130 v/p ; =85%; 

Iđm=32A

2 Xây dựng đồ thị phụ tải động cơ và kiểm tra động cơ

Để kiểm nghiệm động cơ về đốt nóng cần tính và vẽ đồ thị phụ tải M(m/s)t) của độngcơ kể cả các giai đoạn quá độ của động cơ (m/s)mở máy ,hãm máy)

kM :là hệ số quá tải về mô men kM=22,5 đối với động cơ 1 chiều

Mô men cản khi mang tải :

Mô men cản khi mang tải :

*

i

Db Fc

) Mô men cản khi không tải (m/s)=0,6):

Jt=kt Jđc+91,5 (m/s)Gđm+Go)(m/s)

n

V

)2= =1,15.0,155+91,5(m/s)100+1).1000(m/s)

60 1130

30

 )2=1,987 Nm Mô men quán tính động cơ khi xe cầu không tải :

Jo=kt. Jđc +91,5 Go(m/s)

n

V

)2= =1,15 0,155+91,5 1000(m/s)

60 1130

30

 )2 =0,196 Nm Nếu mô men trung bình của động cơ trong thời gian mở máy là không đổi

Mtb(m/s)và bằng 2 lần mô men định mức) thì thời gian khi xe cầu chạy có tải txt vàkhông tải txotừ lúc bắt đầu chạy đến lúc tốc độ ổn định là :

dm t

M M

) 46 51 , 127 ( 55 , 9

1130 987

, 1





=2,9s Khi không tải :

txo =

ct tb

dm o

M M

1130 196

, 0





=0,24 s Nếu việc hãm xe cầu bằng phanh điện cơ ở cổ trục động cơ với Mh=Mmax thì thờigian hãm từ vđm(m/s)hay đm)đến v=0 khi xe cầu đầy tải và không tải là :

Khi đầy tải :

tht=

ct h

dm t

M M

1130 987

, 1





=1,364 s Khi không tải :

tho=

ct h

dm t

M M

, 0





=0,146 s Quãng đờng tăng tốc của xe cầu khi đầy tải và không tải là :

Khi đầy tải :

tôđo=

5 , 0

9 , 24

Chọn Tck=200s (m/s)Tck :thời gian làm việc một chu kỳ của xe cầu ) Thời gian nghỉ trong một chu kỳ :To=200-102=98 s

Thời gian đóng điện tơng đối của động cơ là :

200

98 200

Đồ thị phụ tải của động cơ:

11

Mô men đẳng trị trong thời gian làm việc với thời gian đóng điện tơng đối 

%=51% và hệ số toả nhiệt kém =0,5% (m/s)Mtb=Mmax) là :

Mđt=

Nm t

t t

t

t M t

M t

t

M

odo odt mmo mmt

odo co odt ct mmo

mmt

8 , 49 86 , 47 ) 24 , 0 9 , 2 ( 5 , 0

8 , 49 4 , 31 86 , 47 46 ) 24 , 0 9 , 2 ( 5 , 127 )

Động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện quá tải

Không dùng bảo vệ nhiệt vì các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặplại Trong mạch khống chế phải dùng khâu “bảo vệ không “để loại trừ hiện tợng

động cơ tự khởi động khi điện áp lới phục hồi sau khi mất điện

6.Giản đồ phụ tải

Các máy sản suất thờng làm việc với nhiều điều kiện ,nhiều chế độ khác nhau VD:Máy vận chuyển khi chở nặng ,khi chở nhẹ

Để cho máy có đợc năng suất tối đa và chất lợng sản suất tối u thì ứng dụng vớimỗi chế độ làm việc phải có một tốc độ nhất định Muốn đạt đợc điều đó cầnphải điều chỉnh tốc độ hệ thống truyền động

Đặc tính cơ máy sản suất:

dm dm

o

n

n M

Thực tế đậc tính cơ của đa số máy không giữ đợc cố định theo một quy luật trongtoàn bộ phạm vi tốc độ ,mà thay đổi theo điều kiện công nghệ hoặc điều kiện tựnhiên Đối với cơ cấu vận chuyển ,mô men phụ tải không những phụ thuộc nào l-ợng di chuyển maf còn phụ thuộc vào hệ số ma sát ,mà hệ số này phụ thuộc vàotốc độ

Đặc tính cơ của máy sản xuất có dạng:

Hình 13

Mạch gồm hai bộ biến đổi riêng rẽ nhau BĐ1 và BĐ2

Hai bộ này làm việc riêng rẽ với nhau Cùng với hai bộ biến đổi này có các mạchphát xung điều khiển tơng ứng là FX1 và FX2 , trật ự hoạt động của các bộ phát xungnày đợc quy định bởi các tín hiệu lôgic b1 và b2

Quá trình hãm và đảo chiều đợc mô tả bằng đồ thị thời gian

Trong khoảng thời gian từ 0  t1 , BĐ1 làm việc ở chế độ chỉnh lu với góc 1 <

khiển để khoá BĐ1 , thời điểm t2 đợc xác định bởi cảm biến dòng điện không SI1

Trong khoảng thời gian trễ  = t3 - t2 BĐ1 bị khoá hoàn toàn , dòng điện phần ứng

bị triệt tiêu , tại t3 sức điện động E vẫn còn dơng tín hiệu lôgic b2 kích cho FX2 mở

bộ BĐ2 với 2 > 

2 và sao cho dòng điện phần ứng vợt quá giá trị cho phép , độngcơ đợc hãm tái sinh , nếu nhịp điệu giảm 2 phù hợp với quán tính của hệ thì cóthể duy trì dòng điện hãm và dòng điện khởi động ngợc không đổi , điều này đợcthực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện của hệ thống Trên sơddoog của khối lôgic LOG iLđ , iL1 ,iL2 là các tín hiệu lôgic đầu vào còn b1 và b2 làcác tín hiệu đầu ra để khoá bộ phát xung điều khiển

ilđ = 1 phát xung đều khiển mở BĐ1

ilđ = 0 phát xung đều khiển mở BĐ2

i1L(m/s)i2L) = 1 có dòng điện chảy qua BĐ1 (m/s)BĐ2)

b1(m/s)b2) = 1 khoá bộ phát xung điều khiển FX1(m/s)FX2)

Đồ thị thời gian đợc biểu diễn ở trang bên

15

b' 1 0

2

b

1 1

t t

B.Tính chọn mạch biến đổi

Vì hệ truyền động xe lớn cầu trục là T-D đảo chiều, nên ta chọn mạch biến đổi

điện áp tới động cơ gồm 2 bộ chỉnh lu cầu 3 pha Thyristor điều khiển riêng Cònmạch kích từ động cơ cũng có một bộ chỉnh lu cầu 3 pha Điốt

1.Mạch biến đổi nguồn cấp cho động cơ:

Sơ đồ chỉnh lu điều khiển cầu 3 pha.

Trong đó:

BAN : Biến áp nguồn lấy điện từ lới cấp cho động cơ

Uv0 : Điện áp dây hiệu dụng thứ cấp biến áp nguồn BAN

T : 6 Tiristor của mạch chỉnh lu cùng loại

Lck : Cuộn kháng san bằng

L , R : cảm kháng, điện trở phần ứng động cơ R = r + rcp = 0.5 (m/s))

Bộ biến đổi chỉnh lu Tiristor cần có giá trị điện áp không tải Ud0 phải đảm bảo cấpcho phần ứng động cơ một chiều có các tham số : sức điện động định mức động cơ

Eđm , sụt áp tổng ở mạch khi dòng phần ứng cực đại Imax

Cụ thể thoả mãn phơng trình sau:

1Ud0cosmin = 2Eđm + Uv + ImaxR + Umax (m/s)1)

Trong đó:

 Ud0 : điện áp không tải của chỉnh lu

 1 : hệ số tính đến sự suy giảm lới điện; 1 = 0,95

 Umax : sụt áp cực đại do trùng dẫn đợc tính:

Umax = Uđm

udm I max u I

ddm I udm I

Có Idđm = Iđm và Imax = 2Iđm

 Umax = 2Uđm = 2Ud0UkYk

17Hình 3.1

với Uk là điện áp ngắn mạch: Uk(m/s)%) = 5%  Uk = 0,05

và Yk =

% k U

1

max u u v udm

2

U Y 2 cos

I R U E

a,Tính chọn biến áp nguồn BAN:

BAN đấu theo kiểu /Y Điện áp lới UL = 380V

 Tỷ số biến áp: kBAN =

3 U

U

vo

l =

3

22,

3 1 26,13  8,27(m/s)A)

Công suất định mức BAN:

SBAN = 1,05 Ud0Idđm = 1,05 281,1 32 = 9444.96 (m/s)VA)

Tra sổ tay, ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn có S đm = 8,5(kVA).

b,Tính chọn các Tiristor trong mạch chỉnh lu:

Ta có bộ chỉnh lu là cầu 3 pha Tra sổ tay, ta tính đợc các thông số sau: Dòng trung bình qua mỗi Thyristor:

Vậy ta chọn đợc loại Thyristor dùng cho bộ chỉnh lu cấp nguồn cho động cơ:

Mã I(m/s)A)t.b U(m/s)V)i.m U(m/s)V) toff

s)

di/dt(m/s)A/

s)

Trong đó:

 It.b : Dòng trung bình ở trạng thái dẫn của Thyristor

 VRRM : Điện áp ngợc cực đại của Thyristor

 IDM : Dòng cực đại ở trạng thái khoá

 Ug ,Ig : Điện áp, dòng điện điều khiển

 U : Độ sut áp trên van

 Toff : Thời gian khôi phục tính chất điều khiển của van.

 du/dt : Tốc độ tăng tới hạn của điện áp ở trạng thái khoá

 di/dt : Tốc độ tăng tới hạn của dòng điện ở trạng thái dẫn

c, Tính cuộn kháng san bằng:

Công thức gần đúng tính điện cảm phần ứng động cơ 1 chiều kích từ độc lập:

L  KL

dm p udm

udm

nZI

4 2

220  L  2,129 (m/s)mH).

d,Tính toán mạch bảo vệ quá áp

Ta có sơ đồ mạch bảo vệ hoàn chỉnh nh sau:

19

Mạch R 1 C 1 bảo vệ quá điện áp do tích tụ điện tích:

(m/s)Điện tử công suất - Nguyễn Bính - trang 261)

Gọi b là hệ số dự trữ về điện áp của Thyristor  b = 1 2 Chọn b = 1,6

Giả sử BAN có Lc = 0,2(m/s)mH)

-Hệ số quá điện áp : k =

ngmax

bUimp

U

=

294,46

6 ,

U 2

10.2,0.2

= 100(m/s)A/s) >> 0,76(m/s)A/s), nên trong mạch

không cần có các cuộn kháng bảo vệ Lk (m/s)bảo vệ

di ), sử dụng các đờng cong (m/s)Hình 8):

Với Id = 32(m/s)A) , max

U

Q 2

.C* min(m/s)k) =

294.46

15 2 5,5  0,33(m/s)F).

R*

min(m/s)k)

Q 2

U L 2

max ng

c  R1  R*

max(m/s)k)

Q 2

U L 2

294.46

10.2,0.2





 R1  1,2

6 3

10.15.2

294.46

10.2,0.2

trong mạch bảo vệ có sử dụng T, R, C, D Mỗi cảm biến dòng có 2 vòng dây thứ

cấp Mỗi vòng thứ cấp có tác dụng riêng

Hình 12

Bình thờng C1,C2 đợc nạp cực tính nh hình vẽ khi xẩy ra ngắn mạch ngoài thì dòng

thứ cấp biến dòng sẽ tăng

+ Vòng 1 qua D6 tạo nên xung lệch khoá hệ thống phát xung điều khiển

+ Vòng 2 qua D5 tạo xung mở T, lúc này ở 2 đầu ra của bộ chỉnh lu đợc đặt điện áp

C2 D4 D3

D2 D1

R2 R1

Chơng 4:tổng hợp hệ điều khiển

I Tổng hợp các bộ điều chỉnh

1.Sơ đồ cấu trúc toàn hệ thống T-Đ đảo chiều :

Trong hệ truyền động T-Đ đảo chiều điều khiển riêng tâ cần quan tâm đến 2thông số :

21

+ Tốc độ góc 

+ Mô men M

Ta phải quan tâm đến sự thay đổi của  và mô men M Nh vậy ta phải thiết lập hệ

điều chỉnh 2 yếu tố này

Tốc độ góc  đợc diều chỉnh và hạn chế bởi mạch vòng tốc độ R

Mô men M đợc diều chỉnh và hạn chế bởi mạch vòng dòng điện Ri

Ta có sơ khối mạch điều chỉnh động cơ điện một chiều T-D :

Ta có sơ cấu trúc mạch điều chỉnh động cơ điện một chiều T-Đ:

dN

D C

M C

= ~