Chon phuong an truyen dong tinh chon cong suat 186212

Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện Lụứi nói đầu Cùng với lên công nghiệp hoá đại hoá đất nước ,thì thiết bị góp phần không nhỏ vào chất lượng sản phẩm củng lên nhà máy, xí nghiệp nghành công nghiệp khâc, không khác cầu trục Cầu trục thiết bị làm việc nặng nề để nâng hạ tải trọng,tuy thiết bị nặng nề cồng kềnh lại thiếu nhà máy, xí nghiệp Trong phạm vi đề tài”Thiết kế truyền động cho cầu trục “ việc tính toán chọn động cho phù hợp phương án thiết kế truyền động thiếu đề tài em dùng phương án Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục dùng động xoay chiều điều chỉnh biến tần Trong sản xuất công nghiệp đại, để nâng cao suất, hiệu suất sử dụng máy, nâng cao chất lượng sản phẩm phương pháp tự động hóa dây chuyền sản xuất hệ thống truyền động điện có điều chỉnh tần số thiếu Vì nhiều loại động điện chế tạo hoàn thiện cao Trong động điện không đồng bộâ chiếm tỉ lệ lớn công nghiệp, có nhiều ưu điểm bật như: giá thành thấp, dể sử dụng, bảo quản đơn giản, chi phí vận hành thấp, Ngày nay, ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật điện tử, phát triển công nghiệp, kỹ thuật tự động hoá sinh hoạt nhân dân mà phạm vi sử dụng động động cụ khoõng ủong boọ roọng raỷi hụn ChơngI: Đặc điểm công nghệ yêu cầu truyền động Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện 1 Cấu tạo cầu trục Cấu tạo cầu trục gồm bé phËn chÝnh + Xe cÇu: Gåm hai dÇm khung dàn đợc chế tạo thép có độ cứng không gian đặt cách khoảng tơng ứng với khoảng cách bánh xe xe Hai đầu cầu đợc liên kết khí với hai dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục đợc thiết kế dầm ngang khung hình chữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt nhà xởng + Xe con: Trên xe đặt cầu nâng cấu di chuyển xe Tuỳ theo công dụng cầu trục mà xe có hai cấu nâng Xe di chuyển dọc xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục di chuyển đợc suốt chiều ngang phân xởng + Cơ cấu nâng hạ: Thờng có tang cắt thành rÃnh xoắn hai chiều để cuộn cáp nâng hạ Cuối hai đầu dây cáp mắc palăng kép để đảm bảo nâng hạ tải trọng theo phơng thẳng đứng Toàn cầu tang, hộp biến tốc, động đợc đặt xe + Cơ cấu phanh h·m Nc Phanh h·m lµ bé phận thiếu cấu cầu trục Phanh dùng cầu trục thờng có loại: Phanh guốc, phanh dĩa phanh đai Nguyên lý hoạt động giống mô tả cấu Gphphanh đai gồm 1.Má phanh, 2.Cuộn dây nam châm phanh ( dùng động bơm thuỷ lực tạo lực đóng mở); 3.Đối trọng phanh Khi động cấu đóng vào lới điện đồng thời động phanh có điện bơm thuỷ lực mở má phanh giải phóng trục động để động làm việc Khi động ngừng làm việc động phanh điện ép chặt má phanh vào trục động để hÃm Đối với cấu nâng hạ cầu trục loại nặng thờng ngời ta dùng phanh để đảm bảo an toàn Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện *Nhờ đặc điểm cấu tạo nh cầu trục di chuyển phụ tải theo phơng phủ kín mặt nhà xởng - Chuyển động theo phơng thẳng đứng chuyển động nhờ có cấu nâng hạ đặt xe - Chuyển động dọc theo phân xởng nhờ hệ thống chuyển động đặt xe cầu - Chuyển động ngang theo phân xởng nhờ hệ thống truyền động xe (xe trục) Đặc điểm công nghệ - Cầu trục làm việc môi trờng nặng nề nh hải cảng, nhà máy hoá chất, xí nghiệp luyện kim v.v - Làm việc chế độ đóng, cắt cao - Ngoài tuỳ vào trình công nghệ mà cầu trục phục vụ ta có thêm số yêu cầu công nghệ khác nh: - Cầu trục vận chuyển đợc dùng rộng rÃi yêu cầu độ xác không cao - Cầu trục lắp ráp phần lớn đợc dùng nhà máy xí nghiệp nhà máy khí Nó dùng để lắp ghép chi tiết máy móc yêu cầu làm việc yêu cầu độ xác cao, cụ thể trình mở máy phải êm, dải điều chỉnh tốc độ rộng, dừng xác nơi lấy trả hàng - Các khí cụ điện, thiết bị điện hệ thống truyền động trang bị điện cầu trục phải làm việc tin cậy điều kiện làm việc để nâng cao suất, an toàn vận hành khai thác * Từ cấu tạo chung đặc điểm công nghệ với yêu cầu thiết kế môn học yêu cầu thiết kế: - Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục (trong phân xởng lắp ráp) có thông số sau: + G=120T + G0=1,2T + Lực cản chuyển động tải định mức Fc=6400 N + Lực cản chuyển động không tải Fco=3200 N + ChiỊu dµi xëng L=50m(Tù chän) + Tèc ®é di chun : v=0,04—0,6 m/s + Tû sè trun: i=15 + Db=0,4m + HiƯu st c¬ cÊu η =0,8 Yêu cầu truyền động a Đặc tính tải - Phụ tải cấu xe cầu phụ tải động Động cho truyền động xe cầu làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Phụ tải mang tính chất lặp lại thay đổi, thời gian làm việc nghỉ xen kẽ Nhiệt phát nóng động cha đạt đến nhiệt bÃo hoà đà đợc giảm tải Nhiệt độ suy giảm cha tới giá trị ban đầu lại tăng lên tăng tải b Yêu cầu khởi động hÃm truyền động - Đối với truyền động nâng hạ tải gia tốc khởi động nhỏ t kd 5V (s) với v - tốc độ nâng tải (m/s) - Thời gian hÃm đợc tính tơng tự nh c Yêu cầu hàm dừng khẩn cấpHvẽ:Đồ thị phát nhiệt động - Sử dụng phanh hÃm để hạn chế tốc độ chuẩn bị dừng điện Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện - Dừng xác nơi lấy trả tải d Độ xác - Dải điều chỉnh tèc ®é D= ω max 1,5 30 = = ω , 05 e Những yêu cầu khác - Vấn đề tính chọn công suất động - Đảm bảo chiều quay - Khi làm việc với thời gian đóng máy cho trớc động không bị đốt nóng mức - Công suất động cần phải ®đ ®Ĩ ®¶m b¶o thêi gian khëi ®éng quy định - Việc tăng công suất động lên lín cịng kh«ng cho phÐp do: - Khi P↑⇒ cã khả làm tăng gia tốc cầu trục (cơ cấu di chuyển) dẫn tới dao động mạnh, tải bị dật mạnh - Tăng vốn đầu t ban đầu - Phải thiết kế để cấu làm việc an toàn chế độ nặng nề - Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo làm việc an toàn điện áp 85% điện áp định mức - Khi tải trọng (không tải) mô men động không vợt (1520)% Mđm , cấu nâng cầu trục gầu ngoạm đạt tới 50% Mđm, động di chuyển xe (5055)% Mđm Quan hệ mô men tải trọng mô tả hình M/Mđm 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 G/G®m 0,2 0,4 0,6 0, 1,0 Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện Chơng II chọn phơng án truyền động ,tính chọn công suất động mạch lực I: Chọn phơng án truyền động: Chọn phơng án truyền động chọn phơng pháp điều chỉnh động cầu trục tối u đảm bảo yêu cầu công nghệ nh truyền động cầu trục Cầu trục làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại,có đảo chiều quay Động dùng cho cầu trục động chiều động KĐB ta đa phơng pháp điều chỉnh tốc độ động I.Đối với động chiều 1.Điều chỉnh tốc độ động hệ truyền động máy phát -động chiều (F - Đ ): Hệ thống máy phát - động ( F -Đ) hệ truyền động điện mà biến đổi máy phát điện chiều kích từ độc lập Máy phát thờng động sơ cấp KĐB ba pha quay coi tốc độ quay máy phát không đổi Tính chất máy phát đợc xác định hai đặc tính đặc tính từ hoá phụ thuộc sức điện động điện áp rơi hai cực máy phát vào dòng điện tải đặc tính phi tuyến tính chất lõi sắt , phản ứng dòng điện phần ứng Nếu dây quấn kích thích máy đợc cấp nguồn áp lý tởng Ikf = Ukf/Rkf Nếu ta đặt R = Rf +Rd ta viết phơng trình đặc tính hệ F-Đ nh sau: = Kf R Ukf − Kφ ( Kφ )2 BiĨu thøc trªn chøng tỏ điều chỉnh dòng điện kích từ máy phát điều chỉnh tốc độ không tải hệ thống độ cứng giữ nguyên Đặc điểm tiêu chất lợng hệ máy phát động tơng tự nh hệ điều áp dùng biến đổi nói chung Ưu điểm bật hệ máy phát động chuyển trạng thái làm việc linh hoạt, khả tải lớn Do vËy thêng sư dơng hƯ ngn trun déng Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện F-Đ máy khai thác công nghiệp mỏ Nhợc điểm quan trọng hệ máy phát - động dùng nhiều máy điện quay hai máy điện chiều gây ồn lớn công suất lắp đặt máy gấp ba lần công suất động chấp hành Ngoài máy phát có từ d đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh tốc độ 2.Hệ chỉnh lu Thyristo- Động chiều +Ưu điểm: -Độ tác động nhanh,không gây tiếng ồn đặc biệt dễ tự động ho¸ c¸c van b¸n dÉn cã hƯ sè khuch đại công suất cao -Thuận tiện cho việc thiết lập hệ thống đIều chỉnh nhiều vòng để nâng cao chất lợng đặc tính tĩnh động hệ thống +Nhợc điểm: -Dùng van bán dẫn có tính phi tuyến nên dạng đIện áp chỉnh lu có biên độ đập mạch cao gây tổn thất phụ máy điện truyền động công suất lớn làm xấu dạng điện áp nguồn xoay chiều Hệ số cos thấp II.Đối với động KĐB: Điều chỉnh tốc độ động KĐB phơng pháp xung điện trở: Động KĐB điều chỉnh tốc độ KĐB cách điều chỉnh điện trở mạch rô to, mục chúng khảo sát việc thực điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto van bán dẫn, u phơng pháp dễ tự động hoá việc điều chỉnh Điện trở mạch rôto động KĐB Rr = Rrd+Rf Trong Rrd điện trở dây quấn rôto Rf điện trở mắc thêm vào rôto Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rôto mômen tới hạn động KĐB không thay đổi độ trợt tới hạn tỷ lệ bậc với điện trở Nếu coi đoạn đặc tính làm việc động KĐB tức đoạn có độ trợt từ s = tới s = sth thẳng điều chỉnh ®iƯn trë ta cã thĨ viÕt s=s i Rr Rrd Trong s độ trợt điện trở mạch rôto Rr si độ trợt điện trở mạch roto Rrd I r ìR rd M= Nếu giữ dòng điện rôto khôngìs đổi mômen không đổi phụ i thuộc vào tốc độ động Vì mà ứng dụng phơng pháp điều chỉnh điện trở mạch rô to cho truyền động có mômen tải không đổi Mạch điều khiển gồm điện trở Ro nối song song với khoá bán dẫn T1 Khóa T1 đợc đóng ngắt cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị điện trở trung bình toàn mạch Khi T1 đóng điện trở Ro bị loại khỏi mạch dòng điện rôto tăng lên Khi T1 ngắt điện trở Ro lại đợc đa vào mạch dòng điện rôto lại giảm xuống Với tần số đóng cắt định , nhờ có điện cảm L mà dòng điện rôto coi nh không đổi có giá trị điện trở tơng đơng Re mạch Thời gian ngắt tn = T-tđ Nếu điều chỉnh trơn tỉ số thời gian đóng thời gian ngắt ta điều chỉnh trơn giá trị điện trở mạch rôto Re=Ro td td = Ro = Ro td + tn T Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện Điện trở tơng đơng mạch chiều tính đổi mạch xoay chiều rôto theo qui tắc bảo toàn công suất tổn hao mạch rôto Cơ sở để tính tổn hao công suất nh Khi dùng chỉnh lu cầu ba pha điện trở tính đổi là: R R f = ×R e = ρ× 2 Khi có điện trở tính đổi, dễ dàng dựng dợc đặc tính theo phơng pháp thông thờng, họ đặc tính quét kín phần mặt phẳng giới hạn đặc tính tự nhiên đặc tính có điện trở phụ Rf = 0,5Ro Để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ mômen nèi tiÕp ®iƯn trë Ro víi mét tơ ®iƯn cã ®iƯn dung ®đ lín §iỊu chØnh tèc ®é động KĐB phơng pháp tần số: Nguyên lý quy luật điều chỉnh thay đổi tần số Từ biểu thức: n 1= 60 f P (6-1) Ta thấy, tốc độ đồng động không đồng thay đổi ta thay đổi tần số lưới điện f Do tốc độ động n = n 1(1 – s) (6-2), thay đổi theo Khi thay đổi tần số lưới điện f1, nhận thấy sau: *Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato, tức xem r = mômen tới hạn cực đại là: 3U 12 3U M t= = (6-3) 2n 2ω x n xn 9,55 Trong đó: 1 tốc độ góc đồng ω 1= πff P xn = 1Ln (6-4) (6-5) Ln = L1 + L’2 (6-6) Thay (6-4) (6-5) vào (6-3), ta được: M t= U 12 P 2(2 πf )2 f L n (6-6) Đặt tacó: a=const= M t =a U1 f 12 3P2 2(2 πf )2 L n Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện Biểu thức (6-7) cho ta thấy tăng tần số nguồn mà giữ nguyên U1 mômen tới hạn cực đại Mt giảm nhiều Do thay đổi tần số f1 đồng thời phải thay đổi U1 theo quy luật định nhằm đảm bảo làm việc tương ứng mômen động mômen phụ tải Nghóa tỉ số mômen cực đại động mômen phụ tải tónh đặc tính số λ M= Mt =const Mc (6-8) Đặc tính phận làm việc quan hệ tốc độ quay mômen phụ tải lên trục quay Mc = f(n) Theo biểu thức thực nghiệm mang tính chất tổng quát để mô tả dạng đặc tính phận làm việc sau: M c =M co +( M cđm −M co )( n x ) n ñm (6-9) Trong đó: (Nm) nđm M c Mômen cản phận làm việc lên trục quay tốc độ n Mco Mômen cản phận làm việc lên trục quay n= M cđm Mômen cản phận làm việc lên trục quay n = x số mũ đặc trưng mô tả dạng đặc tính phận làm việc (cơ cấu sản xuất) khác Gồm bốn dạng sau: * x = 0, ta có: (6-9a) Mc = Mcđm = const, Đây đặc tính đặc trưng cho hệ thống nâng có giá trị định (đường hình 6-1) * x=1 Đặc tính có dạng: Mc = a + bn (6-9b) Mc tỉ lệ bậc với tốc độ Đây đặc tính đặc trưng cho máy phát điện chiều kích từ độc lập với phụ tải máy phát điện trở ( đường hỡnh 6-1) Đỗ Mai Ngân Đồ án tổng hợp điện * x = -1 ẹaởc tớnh coự dạng: b M c =( a+ ) n (6-9c) Mômen tỉ lệ nghịch với tốc độ, đặc tính đặc trưng cho máy cắt kim loại (đường hình 6-1) *x=2 (6-9d) Đặc tính có dạng: Mc = a + bn2 Mômen tỉ lệ với bình phương tốc độ, đặc tính đặc trưng cho máy nén, tàu thủy, (đường hình 6-1) n Mc Hình 6-1 Các dạng đặc tính Như vậy, muốn điều chỉnh tốc độ động không đồng cách thay đổi tần số ta phải có nguồn xoay chiều điều chỉnh tần số điện áp cách đồng thời theo quy luật sau: U1 =const f1 U1 ¿ =const f1 U1 ¿ =const f1 ¿ 2 Như dạng đặc tính động không đồng thay đổi tần số theo quy luật điều chỉnh hình 6-2 n n1.1 n1cb n1.2 Mc = const n f1.1 n1.1 Mc = a+b/n f1.1 Đỗ Mai Ngân f1ủm f1ủm ncb f1.2 n1.2Đồ án tổng hợp điện f1.2 Hỡnh 6-2 Các dạng đặc tính động không đồng thay đổi tần số theo quy luật điều chổnh U vaứ f Phơng pháp điều chỉnh tốc độ động cách biến đổi tần nguồn cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động KĐB áp, nhiều ngành Mc công nghiệp Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh nâng cao tính chÊt ®éng häc cđa hƯ thèng ®iỊu chØnh tèc ®é động xoay chiều nói chung động KĐB nói riêng Trớc hết ứng dụng cho thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động lúc nh truyền động nhóm n lăn phơng pháp đợc ứng dụng cho máy dệt, băng tải, bánh Mccầu = a+bn2 thiết bị đơn lẻ cấu có yêu tốc tốc độ cao nh máy ly n1.1 tâm , máy mài Đặc biệt hệ thống điều chỉnh tốc độ động cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động f1.1cơ KĐB rôto lồng sóc có kết n1cb cấu đơn giản vững giá thành hạ làm việc nhiều môi trờng f1ủm Nhợc điểm cơn1.2 hệ thống mạch điều khiển phức tạp f1.2 Đối với hệ thống động không nhận điện từ lới chung mà từ biến tần Bộ biến tần có khả biến đổi tần số điện ¸p mét c¸ch ®éc lËp víi Trong phần đề cập đến haiMnội dung : Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động KĐB cách biến đổi tần số loại biến tần dùng hệ truyền động biến tần - động KĐB a Nguyên lý điều chỉnh tần số: Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động KĐB cách biến đổi tần số fi điện áp stato đợc rút từ biểu thức xác định động KĐB s = 2..fs Vậy sức điện động dây quấn stato động tỷ lệ với tần số từ thông Es = C..fs Mặt khác bỏ qua độ sụt áp tổng trở dây quấn stato tức coi ΔUs= Is √ R 2s + X 2s ≈0⇒ Us≈ Es=Cφφ fs VËy ®ång thêi víi viƯc ®iỊu chØnh tần số ta phải điều chỉnh điện áp nguồn cung cấp Từ công thức ta thấy điều chỉnh tần số mà giữ nguyên điện áp nguồn Us không đổi từ thông động biến thiên *Khi s giảm từ thông động lớn lên làm cho mạch từ bÃo hoà dòng điện từ hoá lớn lên Do tiêu lợng xấu nhiều động phát lợng mức cho phép *Khi s tăng từ thông động giảm xuống mômen phụ tải không đổi theo biểu thức M = k..I.n.cos ta thấy dòng điện rôto Ir phải tăng lên.Vậy trờng hợp dây quấn động chịu tải lõi thép phải non tải Ngoài lý mômen cho phép khả tải động giảm xuống Vì để tận dụng khả động cách tốt điều chỉnh tốc độ phơng pháp biến đổi tần số ngời ta phải điều chỉnh điện áp dòng điện theo hàm tần số phụ tải Việc điều chỉnh theo hàm tần số có đặc máy sản xuất đợc thực hệ kín Khi nhờ mạch hồi tiếp điện áp ứng với tần cho trớc biến đổi theo phụ tải Yêu cầu đặc tính truyền động điều chỉnh tần số đảm bảo độ cứng đặc tính khả tải toàn dải điều chỉnh tần số phụ tải có vài yêu cầu điều chỉnh tối u chế độ tĩnh b Các loại biến tÇn :