đồ án điện cơ_ thiết kế hệ truyền động cho cầu trục 90 tấn.mô phỏng đặc tính động, tĩnh trên matlab

Tính chọn công suất động cơ và mạch lực  Xây dựng cấu trúc điều khiển tổng hợp hệ  Thiết kế mạch điều khiển Thông thờng cầu trục đợc điều khiển nhờ ngời lái ngồi điều khiển trong cabin

Đồ án môn học TổNG HợP Hệ ĐIệN CƠ

 Lực cản chuyển động khi tải định mức 5800 [N]

 Lực cản chuyển động khi không tải 3000 [N]

 Hiệu suất cơ cấu 0.8

 Tỉ số truyền 16

 Đờng kính bánh xe cầu 0.34 [m]

Yêu cầu nội dung :

 Nêu các yêu cầu về công nghệ và truyền động

 Chọn phơng án truyền động Tính chọn công suất động cơ và mạch lực

 Xây dựng cấu trúc điều khiển tổng hợp hệ

 Thiết kế mạch điều khiển

Thông thờng cầu trục đợc điều khiển nhờ ngời lái ngồi điều khiển trong cabin, theo yêu cầu của nơi sản xuất, bộ điều khiển có thể đặt ngoài cầu trục, từ một tủ điều khiển đặt ở

Phân loại cầu trục :

+ Theo đặc điểm cấu tạo :

Cầu trục kiểu cầu (cầu trục)

Loại nhẹ : hệ số tiếp điện TĐ% = 10 ữ 15 %, số lần đóng máy trong một giờ là 60

Loại trung bình : TĐ% =15 ữ 25%, số lần đóng máy trong một giờ là 120

Loại nặng : TĐ% = 25 ữ 40%, số lần đóng máy trong một giờ là 240

Loại rất nặng : TĐ% = 40 ữ 60%,số lần đóng máy trong một giờ > 240

+ Theo chức năng :

Cầu trục vận chuyển : sử dụng rộng rãi, yêu cầu chính xác không cao

Cầu trục lắp ráp : phần lớn dùng trong các nhà máy, xí nghiệp nhất là trong các nhà máy cơ khí Nó dùng để lắp ghép các chi tiết máy móc, yêu cầu có độ chính xác cao.1.1.1 Cấu tạo cơ bản của cầu trục

Cầu trục hai dầm hiện nay đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp, dùng để cẩu các cấu kiện sắt thép, các phôi sản phẩm, lắp ráp các thiết bị máy móc

Tuỳ theo tải trọng, theo chế độ làm việc hoặc theo cấu tạo của cơ cấu di chuyển, cầu trục hai dầm cũng đợc chia thành nhiều loại Nhng dù có cấu tạo đơn giản hay phức tạp thì cấu tạo cơ bản của cầu trục gồm ba phần : xe cầu, xe con và cơ cấu nâng hạ

1 - Xe cầu:

Xe cầu có hai dầm chính hoặc khung dàn chính đợc chế tạo băng kép có độ cứng khônggian 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 khung hình chữ nhật trong mặt phẳng ngang

Các bánh xe của cầu trục đợc thiết kế trên các dầm ngang của khung hình chữ nhật, tạo

điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt phân xởng Tải trọng sẽ do trọng lợng bản thân cầu, trọng lợng xe con cùng vật nâng sẽ truyền qua bánh xe qua đờng ray Trên mặt bằng kết cấu khung có lắp đặt cơ cấu di chuyển xe cầu

Ngoài ra còn có cơ cấu phanh hãm, gồm ba loại : phanh guốc, phanh đĩa và phanh

đai Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lới điện thì đồng thời động cơ phanh cũng có

điện, mở má phanh giải phóng trục động cơ để động cơ làm việc Khi động cơ ngừng làm việc, động cơ phanh mất điện, ép chặt má phanh vào trục động cơ để hãm Cầu trục loại nặng thờng dùng hai phanh để đảm bảo an toàn

1.1.2 Các chuyển động của cầu trục

+ Chuyển động của xe cầu : chuyển động này giúp cho toàn bộ cầu trục tiến hay lùi theo phơng ngang, dọc theo đờng ray

+ Chuyển động của xe con : chuyển động theo phơng vuông góc với chuyển động của xe cầu trên mặt phẳng ngang

Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

2

+ Chuyển động của cơ cấu nâng hạ : nâng hạ tải trọng theo phơng đứng.

1.1.3 Đặc điểm công nghệ của cầu trục

Cầu trục làm việc trong môi trờng rất nặng nề, đặc biệt là ở ngoài hải cảng, trong các nhà máy hoá chất, xí nghiệp luyện kim

Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ truyền động và trang bị điện cầu trục phải làm việc tin cậy trong điều kiện nghiệt ngã của môi trờng

Các động cơ truyền động cầu trục thờng mô men thay đổi theo tải trọng, nhất là cơ cấu nâng hạ, mô men thay đổi rõ rệt

Hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra rất êm Bởi vậy mô men động trong quá trình quá độ phải đợc hạn chế theo kĩ thuật an toàn

Năng suất của cầu trục quyết định bởi hai yếu tố : tải trọng của các thiết bị và số chu kì bốc ,xúc trong một giờ Số lợng hàng hoá bốc, xúc trong mỗi một chu kì không nh nhau và nhỏ hơn tải trọng định mức cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ đạt ( 60 (70 )% công suất định mức của động cơ

Do làm việc trong điều kiện nặng nề, thờng xuyên làm việc quá tải nên cầu trục đợc chế tạo có độ bền cơ khí cao, khả năng chịu quá tải lớn

Nguyên lí làm việc cầu trục hai dầm : Biến các chuyển động quay tròn của các

động cơ điện dẫn động qua hộp giảm tốc thành các chuyển động tịnh tiến, vào ra, lên xuống

1.2 Yêu cầu truyền động điện

Các động cơ truyền động đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có số lần đóng điện lớn Đa số các cầu trục đều làm việc trong điều kiện môi trờng nặng nề nh trong các nhàmáy cơ khí, hoá chất, luyện kim ,chế độ quá độ xảy ra nhanh khi mở máy và đảo

chiều

Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo đợc các yêu cầu về công nghệ và năng suất, đảm bảo

an toàn cho ngời và thiết bị, đơn giản trong các thao tác Cụ thể là :

+ Các động cơ truyền động phải có khả năng đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ

đủ rộng và có các đờng đặc tính thoả mãn yêu cầu công nghệ

VD: các cầu trục lắp ráp phải thoả mãn yêu cầu về dừng máy chính xác nên đòi hỏi có

đờng đặc tính cơ cứng, có đờng đặc tính cơ thấp, có nhiều đờng đặc tính trung gian để

mở máy và hãm êm Việc điều chỉnh tốc độ các cơ cấu đều đợc thực hiện bằng phơng pháp điện trong phạm vi tơng đối rộng (ở các cầu trục thông thờng D ( 3 : 1; ở các cầu trục lắp ráp D ( 10 : 1 hoặc lớn hơn )

+ Bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt các trục truyền động khi

động cơ mất điện ở cầu trục di chuyển kim loại nóng chảy, để cho an toàn ngời ta dùnghai phanh hãm trên trục động cơ

- Điện áp cung cấp cho cầu trục không vợt quá 500 V

- Mạng điện xoay chiều hay dùng là 220 V, 380V

- Mạng điện một chiều là 220V, 440V

- Điện áp chiếu sáng của cầu trục không đợc vợt quá 220V

- Điện áp chiếu sáng khi sửa chữa phải nhỏ hơn 36V, không dùng biến áp tự ngẫu để cung cấp cho mạch điện chiếu sáng, sửa chữa

+ Các mạch điện và các động cơ phải đợc bảo vệ ngắn mạch và quá tải trên 200% bằng các rơle dòng điện cực đại, không dùng bảo vệ nhiệt vì các động cơ làm việc ở chế

độ ngắn hạn lặp lại Trong mạch khống chế phải bố trí các thiết bị bảo vệ để loại trừ hiện tợng động cơ tự khởi động khi điện áp lới phục hồi (sau khi mất điện)

+ Đối với cầu trục cỡ lớn, phải dùng các thiết bị khắc phục hiện tợng vênh giàn cầu Trong hệ truyền động các cơ cấu của cầu trục ,các động cơ có sơ đồ điều riêng biệt Chính vì thế việc tổng hợp bộ điều chỉnh cho từng loại cơ cấu truyền động là độc lập nhau

Động cơ truyền động cầu trục ,nhất là đối với cơ cấu nâng hạ ,mômen thay đổi theo

quá (15 ( 20)% Mđm Đối với động cơ di chuyển xe con mômen của động cơ bằng (35 ( 50)% Mđm ,và bằng (50 ( 55 )% Mđm đối với động cơ di chuyển xe cầu.

Trong hệ truyền động các cơ cấu cấu máy nâng - vận chuyển nói chung và cầu trục nói riêng ,yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm Bởi vậy mômen động trong quá trình quá độ phải đợc hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật an toàn

Những năm gần đây ,do sự phát triển của kĩ thuật bán dẫn ,kĩ thuật biến đổi điện năng công suất lớn ,các hệ truyền động điện cho cầu trục đã dùng nhiều bộ biến đổi Thyristor thay cho các hệ cổ điển dùng máy điện khuếch đại cũng nh khuếch đại từ Hệ truyền động các cơ cấu cầu trục dùng bộ biến đổi Thyristor - DC Motor (T-Đ) đối với cơ cấu di chuyển, do có ảnh hởng của mômen phản kháng cho nên sơ đồ khống chế đảochiều đơn giản dùng các Contactor đảo chiều trong mạch phần ứng của động cơ

Chế độ làm việc của các cơ cấu cầu trục đợc xác định từ yêu cầu của quá trình công nghệ ,chức năng của cầu trục trong dây chuyền sản xuất Cấu tạo và kết cấu của cầu trục rất đa dạng Khi thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển và hệ thống truyền động

điện phải phù hợp với từng loại cụ thể Ví dụ nh cầu trục trong phân xởng luyện thép lò Mactanh ,trong các phân xởng nhiệt luyện phải đảm bảo các chỉ tiêu kĩ thuật trong chế

độ quá độ Cầu trục trong các phân xởng lắp ráp phải đảm bảo quá trình mở máy

êm ,dải điều chỉnh tốc độ rộng ,dừng chính xác đúng nơi lấy hàng và hạ hàng v.v

Từ những đặc điểm trên đây có thể đa ra những yêu cầu cơ bản đồi với hệ truyền động cho các cơ cấu của cầu trục nh sau:

Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động đơn giản

Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản về cấu tạo và thay thế dễ dàng.Sơ đồ bảo vệ phải có mạch bảo vệ điện áp " không " ,bảo vệ quá tải và ngắn mạch

Quá trình mở máy diễn ra theo một quy luật định sẵn

Có công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến ,lùi cho xe cầu ,xe con và hạn chế hành trình lên xuống của cơ cấu nâng - hạ

Đảm bảo hạ hàng ở tốc độ thấp

Tự động cắt nguồn cấp khi có ngời làm việc trên xe cầu

Sơ đồ điều khiển cho từng động cơ phải riêng biệt

Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

4

chơng 2 :

Phân tích - lựa chọn phơng án

Động cơ dùng để kéo xe con trong cầu trục là loại động cơ có điều chỉnh tốc độ và

có đảo chiều quay ( quá trình nâng, hạ của thang máy)

Nh vậy, để thực hiện đợc truyền động trong thang máy chúng ta phải có 2 phơng ánchính 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 đóchọn ra 1 phơng án truyền động phù hợp nhất dùng trong cầu trục

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 : 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 : Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng

công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không đổi)

Hình 1

Loại này dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp

Sơ đồ 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

Sơ đồ 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 đợc công việc đảo chiều êm hơn

Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

6

Hình 2

Hình 3

Hình -4

Sơ đồ 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.(Hình-5)

Hình 5

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 đổi kia

bị khoá do không có xung điều khiển Trong một khoảng thời gian thì BĐ1 bị khóahoàn toàn và dòng phần ứng bị triệt tiêu, tuy nhiên suất điện động phần ứng E vẫn còndơng Sau khoảng thời gian này thì phát xung 2 mở bộ biến đổi 2 đổi chiều dòng phầnứng 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 gian trễtrong 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 kia làm việc ởchế độ đợi Sơ đồ 4, 5 thực hiện theo nguyên tắc này.Trong phơng pháp điều khiểnchung mặc dù đảm bảo Ed2 =Ed1 tức là không xuất hiện giá trị dòng cân bằng songgiá trị tức thời của suất điện động của các bộ chỉnh lu là ed1(t) và ed2(t) luôn khác nhau

do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay chiều của dòng điện cân bằng và để hạn chế dòng

điện cân bằng này thờng dùng các cuộn kháng cân bằng Lcb

I.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 sửdụng rộng rãi trong công nghiệp, chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác Ngày nay do

sự phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử - tin học độngcơ 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 phần ứngkhông tách biệt Từ thông động cơ cũng nh mô men động cơ sinh ra phụ thuộc nhiềuvào 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 phơng

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 không thay

đổi và độ trợt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở

Mô men

i rd 2 r

S

R I 3 M





Si : Độ trợt khi điện trở mạch rô to là Rrd

Nếu giữ cho Ir = const thì M = const và không phụ thuộc tốc độ động cơ

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

Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

8

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 thời gianngắt 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 diều chỉnh

đ-ợc tốc độ vừa tận dụng đđ-ợc công suất trợt ngời ta dùng các sơ đồ điều chỉnh công suấttrợt

dt s

dt 1 c 1

c s

P

P s

s P s M

M P

Khi điều chỉnh tần số động cơ KĐB thờng kéo theo cả việc điều chỉnh điện áp, dòng

điện hoặc cả từ thông mạch stato

Do vậy đây là một phơng pháp phức tạp phải dùng nhiều thiết bị

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 (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 đồ mạch vankhá phức tạp, có số lợng van lớn nhất với mạch 3 pha Việc thay đổi tần số ra f2 khókhăn và phụ thuộc nhiều vào tần số f1

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

(xoay chiều) (một chiều) (xoay chiều )

U1 U U U2

f1 f2

Điện áp xoay chiều đợc biến thành một chiều nhờ bộ chỉnh lu, qua bộ lọc rồi đợc biến

đổi thành U2 với tần số f2 sau khi qua bộ nghịch lu độc lập

Hiệu suất biến tần loại này thấp song cho phép thay đổi dễ dàng f2 mà không phụ thuộcf1

 Kết Luận : Qua phân tích hai loại hệ truyền động trên em 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 các vanbán dẫn công suất có hệ số khuyếch đại công suất rất cao Điều này thuận tiện cho việcthiết lập hệ thống điều chỉnh tự động nhiều vòng để nâng cao chất lợng các đặc tínhtĩnh và đặc tính động của hệ thống

+ Trong hệ truyền động một chiều này, em sẽ sử dụng mạch lực là sơ đồ ba bởi vì loạinày có u điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn Đồng thời hai bộbiến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng hoạt động đóng mở độc lập với nhau, làmviệc an toàn và không có dòng chảy giữa các bộ biến đổi

+ Sử dụng hệ truyền động chỉnh lu Tiristo - Động cơ có đảo chiều quay sẽ đạt đợc đồthị tốc độ tối u (đối với loại truyền động xoay chiều thì chỉ đạt đợc dạng đồ thị gầngiống mà thôi )

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

CHƯƠNG 3:

Tính chọn các thiết bị điện trong sơ đồ truyền động A.Chọn động cơ điện :

Một chu kỳ làm việc của xe càu có 4 giai đoạn :

Lấy tải ,di chuyển tải trọng , tháo tải ,di chuyển không tải về vị trí ban đầu

Thời gian xe đứng để tháo tải T01 = 100s

Thời gian xe đứng để lấy tải T02 = 150s

Khoảng dịch chuyển của tải trọng L = 50m

Hãm máy bằng phanh cơ khí có mô men hãm MPH = 78.5N.m

Khi xe chạy theo chiều đi xe di chuyển tải trọng định mức còn chiều về chạy không tảiThời gian xe chạy hết quãng đờng L= 50 m là:

50 = 83.33 sSơ bộ xác định thời gian đóng mạch tơng đối :

ĐMSB% =

02 01 1

1

T T T

*

2

T

* 2



150 100 33 83

* 2

33 83

* 2

* 1000

6 0

* 5800

= 4.35 KW

Khi xe chạy không tải K =

CDM 0

C

0 C

F F

F

 =

5800 3000

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Tra đồ thị quan hệ phụ thuộc hệ số mang tải c theo tải trọng suy ra c = 0.65

PC0 =

0 c

* 1000

6 0

* 3000

= 2.77 KWChọn sơ bộ động cơ theo công suất trung bình :

Pđm =

1

1 0 1 C

T

* 2

T

* P T

* P

*

2

35 4 77 2

* 25

* 60

 =

34 0

* 14 3

16

* 6 0

* 60

Rcks()

Dòng điện định mứccủa cuộn kích từiđm (A)

Số nhánhsong songphần ứng 2a

Số vòng trên

1 cực cuộnsong song

cks

Từ thông hữuích của 1 cựctừ

.10-2 Wb

Mô men

QT phầnứng

J (kgm2)



So sánh tốc độ định mức và tốc độ yêu cầu ta thấy có sự chênh lệch lớn

do vậy cần phải đổi lại hệ số truyền ở đây chọn i' = 30;

T ốc độ yêu cầu đối với động cơ đợc xác định từ tốc độ của bánh xe lúc này là :

* 60

 =

34 0

* 14 3

30

* 6 0

* 60

= 1013 v/phút

Mô men định mức của động cơ :

Động cơ 1 chiều kiểu  , U đm = 220V,

có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại  đđ % = 40% Bảng 1

= 1050

8 4

* 9500

= 43.4 N.mMô men quán tính của hệ thống qui đổi về trục động cơ khi có tải đợc xác định theo công thức:

Kt : Hệ số tính đến mô men quán tính các bộ quay của cơ cấu truyền lực

m0, mđm : Khối lợng định mức của tải trọng và khối lợng xe cầu

Mô men trên trục động động cơ khi xe chạy có tải:

* 30

* 2

34 0

* 5800

= 41.1N.mMô men trên trục động động cơ khi xe không tải:

Mc0=

0 c

b 0

* 30

* 2

34 0

* 3000

= 26.2 N.mChọn mô men chuyển tiếp khi khởi động động cơ :

M2 = 1.2*MC = 1.2*41.1 = 49.32 N.m

và mô men cực đại khi khởi động bằng mô men cực đại cho phép MCP = 2.5*Mđm

Nếu có xét đến khả năng sụt áp của lới mất 10% thì

M1 = 2.5*43.4*0.92 = 87.68 N.m

Mô men khởi động trung bình là :

MKĐ = 0.5*(M1 + M2) = 0.5*(87.68 + 49.32) = 68.5 N.m

và coi là không đổi trong thời gian khởi động có tải và không tải

Thời gian khởi động có tải :

TM1 =

) M M

C Kd

dm t

 =

) 1 41 5 68 (

* 55 9

1050

* 22 3

 = 13 sThời gian khởi động không tải :

TM2 =

) M M

0 C Kd

dm 0

) 2 26 5 68 (

* 55 9

1050

* 22 3

 = 8 sThời gian hãm có tải và không tải đợc xác định tơng tự nh trên:

Td1 =

) M M

C PH

dm t

 =

) 1 41 5 78 (

* 55 9

1050

* 22 3

 = 3 s

Td2 =

) M M

0 C PH

dm 0

) 2 26 5 78 (

* 55 9

1050

* 22 3

 = 3.4s

Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

12

Chiều dài xe đi đợc trong thời gian mở máy có tải và không tải :

* 2

n

* D

* 2

1050

* 340 0

* 14 3

* 2

n

* D

* 2

1050

* 340 0

* 14 3

*8 = 2.5 mChiều dài xe đi đợc trong thời gian hãm máy có tải và không tải :

* 2

n

* D

* 2

1050

* 340 0

* 14 3

* 2

n

* D

* 2

1050

* 340 0

* 14 3

*3.4 = 1 mChiều dài xe đi đợc khi di chuyển tải trọng với tốc độ ổn định:

1 45 = 75.2s

5 46 = 77.5sTheo các số liệu nhận đợc ở trên về mô men và thời gian , ta xây dựng đợc đồ thị phụ tảitoàn phần của động cơ

Để kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng , ta xác định trị số chính xác của thời gian đóng mạch tơng đối

100

* T

 M1 11 M2 12 1 01 2 02

12 2 M 11 1 M

T T T T T T T T

100

* T T T T

173

7 173

 = 40.4%

Mô men đẳng trị:

Mđt1 =

12 11 2 M 1 M

12

2 0 C 11

2 C 2 M 1 M

2

kd

T T ) T T (

*

T

* M T

* M ) T T (

* M

* 5 0

5 77

* 2 26 2 75

* 1 41 ) 8 13 (

* 5

B.Tính chọn mạch biến đổi:

Vì hệ truyền động cầu trục là một chiều và có 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 Còn mạchkích từ động cơ cũng có một bộ chỉnh lu cầu 3 pha Điốt

1.Mạch biến đổi nguồn cấp cho động cơ:

Xét khi một bộ chỉnh lu làm việc Ta có sơ đồ sau:

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 = 0,94 ()

Điện áp không tải của bộ chỉnh lu Ud0 phải thoả mãn phơng trình:

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

Trong đó:

 Ud0 : điện áp không tải của chỉnh lu

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

 Eđm = Uđm - RIđm = 220 - 0,94.26 = 195,56 (V)

Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

14

Hình 11

 Umax : sụt áp cực đại do trùng dẫn 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 với Uk là điện áp ngắnmạch: Uk(%) = 5%  Uk = 0,05 và Yk =

% k U

1

max u u v udm

2

U Y 2 cos

I R U E

52.94,02,356,195.04,1

*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

22,215

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

*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 Tiristor phải chịu đợc điện áp ngợc cực đại = 1,6.304,37  486,99(V),

phải chịu đợc dòng trung bình khi dẫn = 1,5.8,67  13(A),

và phải chịu đợc dòng cực đại khi dẫn = 1,5.17,33  26(A)

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

Loại I0

(A)

VRRM

=VDRM(V)

ITSM(A)

IDM(mA)

VGTMax(V)

IGTMax(A)

VTMmax(V)

ITMMax(A)

Du/dt(V/s)

di/dt(A/s)

TYN

Trong đó:

 I0 : Dòng trung bình ở trạng thái dẫn của Thyristor

 VRRM : Điện áp ngợc của lặp lại của Thyristor

 VDRM : Điện áp lặp lại ở trạng thái khoá

 ITSM : Dòng điện quá tải ở điểm h hỏng ở trạng thái dẫn

 IDM : Dòng cực đại ở trạng thái khoá

 VGT, I GT : Điện áp, dòng điện điều khiển

 VTM, ITM : Điện áp, dòng điện cực đại ở trạng thái dẫn

 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

* 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

udmnZI

4.26

220

 L  2,82.10-3(H), hay L = 2,82(V)mH).

*Tính toán mạch bảovệ du/dt và di/dt:

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

Sinh viên : Nguyễn Thế Quyền Lớp Tự động hoá 1 - K44

16

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

(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(mH)

-Hệ số quá điện áp : k =

max ng

bU

VRRM

=

37,304.6,1

600

 1,23

-Các thông số trung gian, sử dụng các đờng cong (Hình 7):

C* min(k) = 5,5; R * max(k) = 1,2; R * min(k) = 0,55.

U 2

=

3

10 2 , 0 2

22 , 215 2

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

không cần có các cuộn kháng bảo vệ Lk (bảo vệ

), sử dụng các đờng cong (Hình 8):

Với Id = 26(A), max

U L 2

max ng

c  R1  R* max(k)

Q 2

U L 2

37 , 304 10 2 , 0

37 , 304 10 2 , 0 2





 35,04  R1  76,44 ()

Vậy ta có thể chọn các giá trị chuẩn: R 1 = 47(V)) và C 1 = 0,6(V)F)

b Mạch R 2 C 2 bảo vệ quá điện áp do cắt BAN không tải gây ra:

-Nh trên, ta có hệ số quá điện áp: k = 1,23

Hình 12