thiết kế mạch công suất điều khiển hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cầu trục

Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Lời nói đầu Truyền động điện là công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất. Trong dây truyền sản xuất tự động hiện đại, truyền động đóng góp vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lợng sản phẩm. Ngày nay, cùng với những tiến bộ của kỹ thuật điện tử công suất và tin học, các hệ truyền động cũng ngày càng phát triển và có nhiều thay đổi đáng kể nhờ việc áp dụng những tiến bộ trên. Cụ thể là các hệ truyền động hiện đại không những đáp ứng đợc độ tác động nhanh, độ chính xác điều chỉnh cao mà còn có giá thành hạ hơn nhiều thế hệ cũ, đặc điểm này rất quan trọng trong việc đa những kết quả nghiên cứu trong kỹ thuật vào thực tế sản xuất. Sau thời gian nghiên cứu học tập môn Tự động điều chỉnh truyển động điện em đợc giao đề tài thiết kế môn học với nội dung: I. Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cầu trục Đợc sự hớng dẫn trực tiếp và tận tình của GS TS. Bùi Quốc Khánh , em đã hoàn thành đồ án đợc giao. Nội dung của đồ án chia làm 6 chơng, cụ thể nh sau: Chơng I: Tổng quan về công nghệ. Nội dung cơ bản của chơng này đề cập tới những nét cơ bản nhất của công nghệ truyền động nâng hạ cầu trục và có sự khảo sát kỹ đặc tính phụ tải. Tất cả những thiết kế sau này đểu bám sát những đặc điểm này. Chơng II: Chọn động cơ truyền động. Nội dung cơ bản của chơng này sẽ trình bày cách chọn công suất động cơ truyền động, loại động cơ. Chơng III: Chọn phơng án truyền động. Nội dung của chơng này trình bày các phơng án truyền động cho loại động cơ đã chọn ở chơng II, đa ra các phơng án khả thi rồi cuối cùng có so sánh giữa các phơng án khả thi đề chọn ra phơng án phù hợp nhất. Tất cả đều có sự phân tích cụ thể khi quyết định chọn phơng án tốt nhất. Chơng IV: Thiết kế mạch lực. Nội dung của chơng này đi khảo sát những nét cơ bản của các bộ biến đổi công suất sử dụng trong phơng án truyền động và tính chọn các phần tử sử dụng trong sơ đồ. Chơng V: Tổng hợp hệ thống. Nội dung của chơng này sẽ đi tổng hợp cấu trúc cũng nh các tham số của các bộ điều chỉnh theo luật điều chỉnh đã chọn. Chơng VI: Thiết kế mạch điều khiển. Nêu lên nguyên lý điều chỉnh và thiết kế sơ bộ các mạch điều khiển các bộ biến đổi. Mặc dù rất cố gắng trong việc thiết kế nhng do kiến thức có hạn nên chắc chắn không tránh khỏi những hạn chế nhất định, mong các thầy đóng góp ý kiến để đồ án đợc hoàn thiện hơn. Sinh viên thực hiện. Trần Bình Dơng chơng I Tổng quan về công nghệ Cầu trục nói chung đợc sử dụng trong nhiều nghành kinh tế khác nhau nh các phân xởng lắp ráp cơ khí, xí nghiệp luyện kim, công trờng xây dựng, cầu cảng Chúng đợc sử dụng trong các nghành sản xuất trên để giải quyết các việc nâng bốc vận chuyển tải trọng, phối liệu, thành phẩm Có thể nói rằng, nhịp độ làm việc của máy nâng chuyển góp phần quan trọng, nhiều khi có tính quyết định đến năng suất của cả dây chuyền sản xuất ở các nghành nói trên. Vì vậy, Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 1 Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 thiết kế hệ truyền động cần trục ở cơ cấu nâng hạ cần phải tuân thủ chặt chẽ các quy trình kỹ thuật đồng thời cũng phải đảm bảo tính kinh tế. Trớc khi đi vào thiết kế hệ truyền động cho cơ cấu nâng-hạ cầu trục, trong chơng này ta đi tìm hiểu một số đặc điểm công nghệ cùng với việc phân tích những nét chính trong yêu cầu truyền động cầu trục. I. Đặc điểm chung của cơ cấu nâng-hạ cầu trục. Cần trục thờng có ba chuyển động: Chuyển động nâng hạ (của bộ phận nâng tải ). Chuyển động ngang của xe trục. Chuyển động dọc của xe cầu. Trong khuôn khổ đồ án này chỉ tập chung thiết kế hệ truyền động cho riêng cơ cấu nâng hạ. Để có thể đa ra những phơng án hợp lý cho hệ truyền động cơ cấu nâng hạ, trớc hết ta đi phân tích khát quát những điểm cơ bản về yêu cầu trong truyền động của cơ cấu nâng hạ cần trục. Thứ nhất, về loại phụ tải: Đặc điểm của các động cơ truyền động trong cơ cấu cần trục nói chung là đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có số lần (tần số) đóng điện lớn. Thứ hai, về yêu cầu đảo chiều quay: Động cơ truyền động cần trục, nhất là cơ cấu nâng hạ, phải có khả năng đảo chuyền quay, có mômen thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt. Theo khảo sát từ thực tế thì khi không có tải trọng (không tải) mômen động cơ không vợt quá (15 ữ 20)%M đm ; đối với cơ cấu nâng của cần trục ngoặm đạt tới 50% M đm Thứ ba, yêu cầu về khởi động và hãm: Trong các hệ truyền động các cơ cấu của máy nâng, yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc phải êm, đặc biệt đối với thang máy và thang chuyên chở khách. Bởi vậy, mômen động trong quá trình hạn chế quá độ phải đợc hạn chế theo yêu cầu của kỹ thuật an toàn. ở các máy nâng tải trọng, gia tốc cho phép thờng đợc quy định theo khả năng chịu đựng phụ tải động của các cơ cấu. Đối với cơ cấu nâng hạ cần trục, máy xúc gia tốc phải nhỏ hơn khoảng 0,2 m/s 2 để không giật đứt dây cáp. Ngoài ra, động cơ truyền động trong cơ cấu này phải có phạm vi điều chỉnh đủ rộng và có các đờng đặc tính cơ thoả mãn yêu cầu công nghệ. Đó là các yêu cầu về dừng máy chính xác, nên đòi hỏi các đờng đặc tính cơ thấp, có nhiều đờng đặc tính trung gian để mở hãm máy êm. Thứ t, phạm vi điều chỉnh không lớn, ở các cần trục thông thờng D 3:1;ở các cần trục lắp ráp (D= 10 ữ 1) hoặc lớn hơn. Độ chính xác điều chỉnh không yêu cầu cao, thờng trong khoảng 5%. Thứ năm, yêu cầu về bảo vệ an toàn khi có sự cố: Các bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ, để giữ chặt các trục khi mất điện, bảo đảm an toàn cho ngời vận hành và các bộ phận khác trong hệ thống sản xuất. Để đảm bảo an toan cho ngời và thiết bị khi vận hành, trong sơ đồ không chế có các công tắc hành trình để hạn chế chuyển động của cơ cấu khi chúng đi đến các vị trí giới hạn. Đối với cơ cấu nâng-hạ thì chỉ cần hạn chế hành trình lên mà không cần hạn chế hành trình hạ. Thứ sáu, yêu cầu về nguồn và trang bị điện: Điện áp cung cấp cho cần trục không vợt quá 500V. Mạng điện xoay chiều hay dùng là 220V, 380V; mạng một chiều là 220V, 44V. Điện áp chiếu sáng không vợt quá 220V. Không đợc dùng biến áp tự ngẫu để cung cấp cho mạng chiếu sáng sửa chữa. Do đa số đều làm việc trong môi trờng nặng nề, đặc biệt ở các hải cảng, nhà máy hoá chất, xí nghiệp luyện kim , sửa chữa Nên các khí cụ điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của các cơ cấu nâng hạ cần trục yêu cầu phải làm việc tin cậy, bảo đảm về năng suất, an toàn trong mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trờng, hơn nữa lại phải đơn giản trong thao tác. Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 2 Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Năng suất của máy nâng quyết định bởi hai yếu tố: tải trọng của thiết bị và số chu kỳ bốc, xúc trong một giờ. Số lợng hàng bốc xúc trong mỗi chu kỳ không nh nhau và nhỏ hơn tải định mức, cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ đạt (60 ữ 70%) công suất định mức của động cơ. Trên đây là một số những đặc điểm và yêu cầu cơ bản nhất của cơ cấu nâng hạ cần trục. Quá trình thiết kế sau này sẽ đi sát vào các đặc điểm đó. II. Khảo sát đặc tính phụ tải. Khảo sát đặc tính của phụ tải hay của cơ cấu mà động cơ truyền động có ý nghĩa quan trọng trong việc đa ra những lựa chọn hợp lý giữa phơng án truyền động cũng nh cân nhắc khi lựa chọn động cơ. Vì trạng thái làm việc của truyền động phụ thuộc vào momen quay (M đ ) do động cơ sinh ra và momen cản tĩnh (M c ) của phụ tải của máy quyết định. Khảo sát cơ cấu nâng hạ ngời ta thấy rằng: Momen cản của cơ cấu sản xuất luôn không đổi cả về độ lớn và chiều bất kể chiều quay của động cơ có thay đổi thế nào. Nói cách khác momen cản của cơ cấu nâng hạ thuộc loại momen cản thế năng có đặc tính M c =const và không phụ thuộc vào chiều quay. Điều này có thể giải thích dễ dàng là momen của cơ cấu do trọng lực của tải trọng gây ra. Khi tăng dự trữ thế năng (nâng tải) momen thế năng có tác dụng cản trở chuyển động; tức là hớng ngợc chiều quay động cơ. Khi giảm thế năng (hạ tải), momen thế năng lại là momen gây ra chuyển động, nghĩa là nó hớng theo chiều quay động cơ. Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ nh sau: Từ đặc tính cơ của cơ cấu phụ tải ta có một số nhận xét sau: + Khi hạ tải ứng với trạng thái máy phát của động cơ thì M đ là mômen hãm, M c là mô men gây chuyển động. + Khi cần trục hạ tải dụng lực: cả hai mômen đều gây chuyển động. Nh vậy, trong mỗi giai đoạn nâng, hạ tải thì động cơ cần phải đợc điều khiển để làm việc đúng với các trạng thái làm việc ở chế độ máy phát hay động cơ sao cho phù hợp với đặc tính tải. Phụ tải của cần trục có thể biến đổi từ 0 (khi hạ hoặc nâng móc câu không tải) đến những giá trị rất lớn. Phức tạp lớn hơn cả là các điều kiện hạ tải. Khi hạ không tải, trọng lợng của móc câu không đủ để bù lại các lực ma sát trong truyền động, nên động cơ phải sinh ra một momen nhỏ theo chiều hạ. Khi hạ những tải trọng lớn, không những các lực ma sát đợc khắc phục hết mà động cơ còn bị tải trọng kéo quay theo chiều tác dụng của nó. Khi đó, muốn hạn chế và điều chỉnh tốc độ, ta phải sử dụng các phơng tiện nhất định. Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 3 M H2: Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng- hạ M C Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 III. Xây dựng các công thức cần thiết cho tính toán cơ cấu nâng. Nh đã tìm hiểu ở trên, động cơ truyền động trong cơ cấu nâng làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, mở máy và hãm máy nhiều. Do đó, khi chọn công suất động cơ cần xét đến phụ tải tĩnh và động. Sau đây ta sẽ khảo sát các đặc tính phụ tải khi nâng và hạ tải trọng. 1. Xác định phụ tải tĩnh. Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng chủ yếu do tải trọng của bản thân cơ cấu và vật nâng gây ra. Thờng có thể chia làm hai loại cơ cấu: loại có dây cáp một đầu và loại có dây cáp hai đầu. Trong khuôn khổ đồ án này chỉ đề cập tới loại dùng cáp một đầu đợc sử dụng rộng rãi trong các cần trục, palăng trong các phân xởng lắp ráp. a. Phụ tải tĩnh khi nâng tải. Giả sử có cơ cấu nâng hạ nh sau: Xét một cơ cấu nâng có palăng với bội số u; hiệu suất P ; bộ truyền trung gian có tỷ số truyền chung là i và hiệu suất 0 . Khi động cơ quay theo chiều tơng ứng, vật đợc nâng lên với vận tốc v n . Lực căng của các nhánh dây nếu không tính mất mát: T 0 = T 1 = T 2 = = u GG )( 0 + Thực tế, do có các lực cản phụ, lực căng trong các nhánh dây cuốn lên tang nên: pp u G T T . ' 0 0 == Momen do vật nâng gây ra trên tang: p t p v u RGG u DGGD TM . ).( .2 ).( 2 . 0000 0 + = + == Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 4 H2. Sơ đồ cơ cấu nâng-hạ cần trục Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Momen trên trục cuối cùng của bộ truyền trung gian (trục III) là: tpt v u GGM M )( 0 3 + == ( t : là hiệu suất của tang, hệ số này tính đến do việc: muốn nâng vật lên ta phải đặt vào trục III (trục tang) một momen lớn hơn momen M n trên tang , vì còn phải thắng lực cản trên tang do độ cứng của dây và do ma sát trong ổ trục). Tơng tự, momen trên trục II sẽ là; 22 0 22 3 2 ).( . tp t iu RGG i M M + == và momem trên trục I: 2121 0 11 2 1 ).( . tp t iiu RGG i M M + == Tổng quát: tpnn t iiiu RGG M .) ).( ( ).( 2121 0 1 + = Ta đặt: i=i 1 i 2 i n : là tỷ số truyền chung của bộ truyển. = 1 2 n : là hiệu suất chung của bộ truyền c = P t là hiêu suất chung của cơ cấu. c t iu RGG M )( 0 1 + = (N.m) Vậy muốn nâng đợc vật lên, động cơ phải phát ra momen nâng khắc phục đợc momem trên trục động cơ. c t n iu RGG MM )( 0 1 + == (N.m) (1) Công suất của động cơ cần thiết để nâng vật: c nnn n vGGM P .102.60 ).( 1000 . 0 + == (kW) (2) Trong các công thức (1), (2) thì: G - trọng lợng của tải trọng (kg). G 0 trọng lợng bản thân cơ cấu nâng (kg). R t bán kính tang nâng (m). c hiệu suất của cơ cấu nâng. u bội số của ròng rọc (palăng) i Tỉ số truyển chung của cơ cấu truyền trung gian. Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 5 Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 n t vu nR i . 2 = n Tốc độ động cơ (v/phút) v n tốc độ nâng tải (m/phút) Từ (1) & (2) dễ dàng suy ra momen và công suất của động cơ phát ra lúc nâng không tải: c t n iu RG M . 0 0 = (3) c n n vG P .102.60 . 0 0 = (4) b. Phụ tải tĩnh khi hạ tải. Có thể có hai trạng thái hạ tải. + Hạ động lực + Hạ hãm. Hạ động lực đợc dùng khi hạ những tải trọng nhỏ. Khi đó momen do tải trọng sinh ra không đủ để thắng lực ma sát trong cơ cấu. Máy điện làm việc ở chế độ động cơ. Hạ hãm đợc dùng khi hạ những tải trọng lớn. Khi đó momen do tải trọng sinh ra lớn hơn mô men ma sát nên gây ra chuyển động của hệ thống. Máy điện phải làm việc ở chế độ hãm để giữ cho tải trọng rơi với vận tốc ổn định (tức là chuyển động không có gia tốc). Gọi momen trên trục động cơ do tải trọng sinh ra khi không có mất mát là momen tải trọng: iu RGG M t t . ).( 0 + = Khi hạ tải, năng lợng đợc truyền từ phía tải trọng về phía cơ cấu truyền và động cơ, nên: htth MMMM .== trong đó: M h momen trên trục động cơ khi hạ tải. M mất mát trong cơ cấu truyền. h hiệu suất của cơ cấu khi hạ tải. Nếu M t > M ta có trạng thái hạ hãm; còn nếu M t < M ta có trạng thái hạ động lực. Nếu coi mất mát trong cơ cấu khi nâng và khi hạ tải là nh nhau thì: )1 1 ( == c tt c t MM M M ) 1 2( . ).( ) 1 2.()1 1 ( 0 c t c t c tth iu RGG MMMM + === (6) So sánh (5) và (6) c h 1 2 = Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 6 Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Đối với những tải trọng tơng đối lớn (tơng ứng với c > 0,5), ta có h >0, M h >0. Điều này có nghĩa là momen động cơ ngợc chiều với momen phụ tải, động cơ làm việc ở trạng thái hãm (hạ hãm). Khi tải trọng tơng đối nhỏ c <0,5 thì h < 0; M h <0. Điều này có nghĩa là momen động cơ cùng chiều với momen phụ tải để cùng khắc phục lực ma sát trong cơ cấu truyền lực. Từ (6) ta suy ra momen hạ không tải: )12.() 1 2( . . 0 0 0 == cn c t h M iu RG M (7) Từ đó tính đợc công suất trên trục động cơ khi hạ tải: 1000 . hh h M P = (kW) (9) 1000 . 0 hho h M P = (kW) (10) 2. Tổng kết các công thức cần thiết dùng trong tính toán cơ cấu nâng-hạ: Từ phân tích đặc điểm công nghệ của cơ cấu cần trục nâng-hạ, ta nhận thấy chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng thờng bao gồm các giai đoạn: Hạ không tải, nâng tải, hạ tải và nâng không tải. Giữa các gia đoạn đó có những thời gian nghỉ. Dựa vào nhiệm vụ cụ thể của cơ cấu mà xác định chu kỳ làm việc. Dới đây xin tổng kết lại các công thức cần thiết trong tính toán cơ cấu này. Giai đoạn hạ không tải: ) 1 2( . . 0 0 c t h iu RG M = (N.m) 1000 . 0 0 hh h M P = (kW). Giai đoạn nâng có tải: c t n iu RGG M ).( 0 + = (N.m); c n n vGG P .6120 ).( 0 + = (kW) Giai đoạn hạ có tải: ) 1 2( . ).( 0 c t h iu RGG M + = (N.m) 1000 . hh n M P = (kW) Giai đoạn nâng không tải: c t n iu RG M . 0 0 = (N.m) c n n vG P .6210 . 0 0 = (kW) Chơng II tính công suất động cơ truyền động Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 7 Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Chọn công suất động cơ phù hợp với yêu cầu truyền động là một khâu quan trọng trong quá trình tiến hành thiết kế hệ thống. Việc chọn công suất động cơ bao hàm cả việc chọn loại động cơ. I. Chọn loại động cơ. Phân tích vấn đề chọn loại động cơ trong truyền động cần trục liên quan đến giá thành lắp đặt, khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ. Trong lĩnh vực truyền động cần trục trớc kia, động cơ điện một chiều kích thích nối tiếp đợc dùng rất phổ biến trong cần trục. Sở dĩ nh vậy là bản thân loại động cơ này có những u điểm mà các loại động cơ không đồng bộ và đồng bộ không có đợc, đặc biệt là những yêu cầu rất đặc trng của một số lĩnh vực truyền động. Trớc hết vì nó dùng nguồn một chiều nên nó yêu cầu số lợng thanh trợt ít so với các loại động cơ khác. Đối với truyền động nâng, động cơ này đảm bảo đợc những tốc độ hạ ổn định (hoặc lớn hoặc nhỏ) cho mọi tải trọng. Tuy nhiên hiện nay, đợc sự hỗ trợ của các thiết bị công suất, cùng với những đặc điểm nh: rẻ, cấu tạo đơn giản, tin cậy, hiệu suất cao thì động cơ không đồng bộ đã thay thế hầu hết các loại động cơ điện một chiều trong lĩnh vực này. Thực vậy, nhờ những tiến bộ sâu sắc của lĩnh vực vi điện tử và điện tử công suất mà càng có nhiều thiết bị cho phép khắc phục nhợc điểm của động cơ không đồng bộ, cụ thể là ngời ta đã tạo ra đợc tất cả những đặc tính cơ thoả mãn hầu hết quá trình công nghệ khắt khe nhất, đồng thời lại cho phép hạ giá thành vận hành và lắp đặt. Mặt khác, việc dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ cũng tiện lợi do việc dùng nguồn xoay chiều 3 pha vốn sẵn có trong công nghiệp. Từ những lý do trên ta chọn loại động cơ truyền động cho cơ cấu nâng-hạ là loại động cơ không đồng bộ. II. Chọn sơ bộ công suất động cơ truyền động. Nh đã biết, động cơ muốn kéo đợc tải thì cần phải sinh ra một momen M Đ có khả năng khắc phục đợc momen tải của cơ cấu sản xuất. M Đ M pt . Muốn xác định đợc công suất động cơ, cũng tức là tìm đợc M Đ , cần phải có điều kiện ban đầu. Đó là các điều kiện: + Phải có biểu đồ phụ tải tĩnh của cơ cấu sản xuất mà động cơ sẽ phục vụ dới dạng: I C =f(t), M C =f(t) hoặc P C =f(t) đã tính quy đổi về trục động cơ. + Phải có biểu đồ phụ tải biến thiên tốc độ trong quá trình làm việc. Vì vậy, trớc hết ta đi tiến hành xây dựng biểu đồ phụ tải tĩnh. 1. Xây dựng biểu đồ phụ tải tĩnh. Theo kết quả phân tích ở trên, chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng-hạ thờng gồm: hạ không tải, nâng tải, hạ tải và nâng không tải. Dựa vào các công thức đã thiết lập ở phần trên ta tiến hành các bớc tính toán. Khi tải trọng nâng là định mức G đm =20T. + Mô men động cơ khi nâng tải: Nm cui RGG M t n 1340 82,0.75 1000.4,0).120( ).( 0 = + = + = + Mô men động cơ khi hạ tải: mNmKG ui RGG M c t h .850.87) 82,0 1 2( 75 1000.4,0).120( ) 1 2( . ).( 0 == + = + = Khi không tải, tức là động cơ khi đó chỉ nâng một lợng tải trọng là của chính bản thân cơ cấu. Ta có: b K a c ++ = 3 1 1 0 Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 8 Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 trong đó: 0477,0 120 1 0 0 3 = + = + = GG G K dm 133,0 1 .6,0 = = c c a 088,0 1 .4,0 = = c c b 258,0 088,0 0477,0 133,0 1 1 0 = ++ = c mN i RG M c t n .202 258,0.75 81,9.1000.4,0.1 . . 0 0 0 === mN i RG M c t h .5,98) 1 2( . 0 0 0 == Từ kết quả tính momen hạ lúc không tải ta cũng thấy rõ là M h0 < 0; nghĩa là khi đó cơ cấu làm việc ở trạng thái hạ tải động lực. Từ đó ta xây dựng sơ bộ biều đồ phụ tải nh sau: Từ kết quả khảo sát chu kỳ làm việc của cơ cấu cần trục, ta thấy thời gian T ck làm việc của nó khoảng 10 phút (T ck = 10 phút).Với các số liệu cho trớc: + Vận tốc nâng: v n = 18 m/phút = 0,3 m/s. + Chiều cao nâng: H=12m. Trong giai đoạn tính toán sơ bộ để chọn động cơ ta bỏ qua thời gian mở và hãm máy. Mặt khác nếu coi tốc độ làm việc của cả 4 giai đoạn trên là nh nhau thì: + Tổng thời gian làm việc trong chu kỳ đợc tính nh sau: ==== phs v H t n lv 3,36,19860. 5,14 12 .460 4 + Hệ số đóng điện tơng đối: %33 10 3,3 % === ck lv T t + Momen đẳng trị: Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 9 Sv : Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Nm t tM M i ii dtr 801 4 )5,98(2028501340 . 2222 2 = +++ == Từ vận tốc nâng ta tính đợc tốc độ góc của động cơ khi nâng: phv R vui n t n /433 4,0.2 5,14.75 .2 === Công suất của động cơ khi hệ số đóng điện tơng đối là: =33%. kW nM P dmdtr dc 3,36 9550 435.801 9550 . === Từ kết quả tính toán ở trên ta lựa chọn sơ bộ loại động cơ xoay chiều rô to dây quấn, làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có thời gian đóng điện tơng đối tiêu chuẩn = 40%. Do đó, công suất quy đổi tơng ứng: kWPP tc pt dcqd 6,32 %40 %33 .3,36 % % . === Chơng III Chọn phơng án truyền động Chọn phơng án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một phơng án khả thi đáp ứng đợc cả yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và kinh tế với công nghệ đặt ra. Lựa chọn phơng án truyền động tức là phải xác định đợc loại động cơ truyền động là một chiều hay xoay chiều, phơng pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động. Để giải quyết vấn đề trên, trớc hết ta đi phân tích các đặc tính kinh tế kỹ thuật của các phơng pháp điều chỉnh động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha. II. Khảo sát các ph ơng án truyền động 1. Hệ điều chỉnh điện áp động cơ. a. Nguyên lý: Theo lý thuyết máy điện, ta có quan hệ giữa mô-men và điện áp đặt vào Stato động cơ nh sau: sX s R R RU M mn f . ' ' 3 2 . 2 2 11 2 2 1 + + = Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh 10 [...]... xem xét phơng án truyền động dùng phơng pháp điều chỉnh điện áp stato đối với hệ truyền động nâng- hạ cần trục là không có ý nghĩa; điều đó có nghĩa là phơng án dùng điều chỉnh điện áp bị loại bỏ trong đồ án này 2 Hệ điều chỉnh công suất trợt động cơ a Nguyên lý điều chỉnh: Theo kết quả nghiên cứu máy điện không đồng bộ thì công suất điện lấy ra từ mạch roto, đợc gọi là công suất trợt, tỷ lệ với độ... lỏng để khởi động động cơ đến vùng tốc độ làm việc sau đó mới chuyển sang chế độ điều chỉnh công suất trợt Vì vậy mà việc sử dụng hệ thống này chỉ phù hợp với các hệ truyền động có số lần khởi động, dừng máy và đảo chiều ít hoặc tốt nhất là không có đảo chiều Từ những đánh giá trên, đối chiếu với đặc điểm của hệ truyền động nâng hạ cần trục nêu ở chơng đầu cùng với kết quả tính công suất động cơ ở chơng... trên trục động cơ Hơn nữa, ở bộ nghịch lu nguồn dòng khi ngắn mạch đầu cực động cơ không gây h hỏng nghịch lu vì dòng điện luôn có xu hớng giữ không đổi Một điểm quan trọng là ở biến tần nguồn dòng ta có thể thực hiện hãm tái sinh động cơ chỉ với mạch lực đơn giản Bộ biến tần nguồn dòng làm tăng đợc công suất đơn vị động cơ nên thích hợp cho truyền động có đảo chiều, công suất động cơ truyền động lớn... do đó mômen tới hạn sẽ giảm 2 Xây dựng nguyên lý cấu trúc điểu chỉnh Sơ đồ nguyên lý cấu trúc điều chỉnh giữ từ thông roto không đổi nh sau: Sơ đồ cấu trúc điều khiển gồm hai kênh điều khiển: + Kênh điều khiển biên độ bao gồm hai mạch vòng điều chỉnh: mạch vòng điều chỉnh tốc độ và mạch vòng điều chỉnh dòng điện Tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển tốc độ R là tín hiệu đặt của mạch vòng điều chỉnh dòng... lại động cơ Việc tích chọn công suất động cơ ở trên là việc tính chọn sơ bộ, vì ở đó ta bỏ qua giai đoạn mở và hãm máy Để có thể khẳng định chắc chắn loại động cơ với các thông số ở trên có đáp ứng đợc yêu cầu truyền động hay không ta cần phải tiến hành kiểm tra lại Yêu cầu của kiểm tra về tính chọn công suất nói chung thờng gồm các bớc sau: + Kiểm tra điều kiện khởi động Thiết kế môn học Truyền Động. .. dụng công suất trợt rõ ràng làm tăng hiệu suất của hệ thống lên; việc điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh lợng công suất đa về có thể đạt đợc những chỉ tiêu điều chỉnh tốt nh êm,dải điều chỉnh khá rộng; tuy có hạn chế là mô-men tới hạn có suy giảm so với tự nhiên, mô-men của động cơ bị giảm khi tốc độ thấp + Một vấn đề nữa là đối với các hệ thống công suất lớn vấn đề quan trọng là khởi động động cơ, ... trở phụ ở roto, tốc độ động cơ giảm, độ trợt tới hạn tăng lên kéo theo tăng tổn hao công suất trợt của động cơ: Ps = M c ( 1 ) = Pdt s + Cùng với lý do trên, do phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào giá trị điện trở phụ đa vào mạch roto nên yêu cầu đối với hệ cần phạm vi điều chỉnh rộng sẽ mâu thuẫn với việc giảm tổn thất điều chỉnh đối với tất cả các hệ truyền động Tốc độ động cơ càng thấp (s càng lớn),... cho bộ điều chỉnh xung; nhng bù lạ động cơ kéo tải lại dùng động cơ roto lồng sóc với tín đơn giản về kết cấu, vận hành tin cậy giá thành hạ hơn so với động cơ roto dây quấn sử dụng với bộ điều chỉnh xung Với môi trờng làm việc nặng nề của động cơ truyền động cần trục thì việc xem xét khả năng sử dụng động cơ roto lồng sóc là hợp lý 4 Về lĩnh vực ứng dụng, tính tin cậy trong vận hành Do khả năng điều. .. này cho hệ truyền động của ta Cụ thể là có hai lý do cơ bản sau: + Hệ truyền động của ta làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có đảo chiêu quay + Công suất động cơ tính ra thuộc loại không lớn nên vấn đề đầu t cả hệ nối tầng là không hiệu quả về mặt kinh tế 3 Hệ điều chỉnh xung điện trở rôto a Nguyên lý điều chỉnh: Trớc hết cần phải nói rằng việc điều chỉnh điện trở roto chỉ áp dụng đợc với động cơ roto... quyết định chọn phơng án truyền động dùng các bộ biến tần với việc sử dụng động cơ roto lồng sóc I Chọn động cơ truyền động 1 Chọn sơ bộ loại động cơ Từ kết quả phân tích và kết quả tính toán ở chơng II, tra theo catalog, ta tra đợc các thông số của động cơ cần chọn theo điều kiện: PđmĐ Pqđ = 32,6kW nđmĐ n=433v/ph đc=tc=40% Loại động cơ: MTM512-8 , roto lồng sóc , phục vụ cần trục: =40% Pđm=38kW I1.đm=90A . trong yêu cầu truyền động cầu trục. I. Đặc điểm chung của cơ cấu nâng- hạ cầu trục. Cần trục thờng có ba chuyển động: Chuyển động nâng hạ (của bộ phận nâng. lý cho hệ truyền động cơ cấu nâng hạ, trớc hết ta đi phân tích khát quát những điểm cơ bản về yêu cầu trong truyền động của cơ cấu nâng hạ cần trục. Thứ