Đồ án trang bị điện đề tài thiết kế hệ thống truyền động điện cho cơ cấu nâng hạ cầu trục

S đ đ ng h c c a c c u nâng ơ cấu nâng_hạ cầu trục ồ động học của cơ cấu nâng ộng học của cơ cấu nâng ọc của cơ cấu nâng ủa cơ cấu nâng_hạ cầu trục ơ cấu nâng_hạ cầu trục ấu nâng_hạ cầu

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

L i Nói Đ u ời Nói Đầu ầu

Trong thời đại ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật ,

đã có tác động đáng kể đến quá trình sản xuất của loài người Việc ứng dụng nhữngthành tựu này vào công cuộc sản xuất đã nâng cao năng xuất lao động , giảm giáthành sản xuất, đặc biệt giảm tối thiểu lượng sức lao động cơ bắp của con người đây

là những yêu cầu thích đáng, được xem là một chiến trong trong cuộc xây dưng vàphát triển đất nước

Trên góc độ kỹ thuật, một dây chuyền sản xuất tự động hóa được hình thành do

sự phối hợp nhịp nhàng và có hiệu quả của nhiều công đoạn khác nhau Truyền độngđiện có nhiệm vụ thực hiện những công đoạn cuối cùng của một công nghệ sản xuất,

và do đó truyền động điện đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất vàchất lượng sản phẩm Những thành tựu trong lý thuyết truyền động đã ra đời vànhanh chóng được ứng dụng vào sản xuất để đáp ứng yêu cầu công nghệ mới vớimức độ tự động hóa cao Sau một thời gian học tập và nghiên cứu trong trường bây

giờ với sự hướng dẫn của thầy giáo: Nguyễn Văn Hà em sẽ đi sâu vào nghiên cứu: Thiết kế hệ thống truyền động điện cho cơ cấu nâng hạ cầu trục nhằm đáp ứng

những nhu cầu mà xã hội ngày nay đang cần Trong quá trình thiết kế vì kinh nghiệmcũng như kiến thức chưa được tốt thì mong thầy cô và các bạn đồng nghiệp góp ýkiến để em có thể tiếp tục hoàn thiện mình cũng như đồ án mình được hoàn hảo hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Vinh ngày Tháng Năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Cảnh Hùng

CH ƯƠNG I NG I

T NG QUAN V C C U NÂNG C A C U TR C ỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC Ề CƠ CẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC ƠNG I ẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC ỦA CẦU TRỤC ẦU TRỤC ỤC

1.1 Lý thuyết chung về nâng hạ cầu trục

1.1 Khái ni m chung ệm chung

Sự phát triển kinh tế của mỗi nước 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 hạ vậnchuyển đóng vai trò khá quan trọng Máy nâng, vận chuyển là cầu nối giữa các hạngmục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các phân xưởng trong một nhà máy, giữa cácmáy công tác trong một dây chuyền sản xuất Máy nâng vận chuyển được dùng rấtphổ biến trong công nghiệp, xây dựng, giao thông Trong nhóm máy vận chuyển thìcầu trục là một thiết bị vận chuyển điển hình

Trong cầu trục có 3 chuyển động:

- Chuyển động của xe cầu theo phương ngang (xe cầu đi dọc theo phânxưởng)

- Chuyển động của xe con theo phương ngang (xe con di chuyển trên xe cầutheo chiều ngang phân xưởng)

- Cơ cấu nâng hạ được bố trí trên xe con và nó được chuyển động theophương thẳng đứng (thực hiện nâng hạ tải trọng)

1.1.2 Đ c đi m chung c a c c u nâng_h c u tr c ặc điểm chung của cơ cấu nâng_hạ cầu trục ểm chung của cơ cấu nâng_hạ cầu trục ủa cơ cấu nâng_hạ cầu trục ơ cấu nâng_hạ cầu trục ấu nâng_hạ cầu trục ạ cầu trục ầu trục ục

Phụ thuộc vào đặc điểm hàng hoá cần vận chuyển, kích thước, số lượng và

phương vận chuyển mà các máy nâng, vận chuyển rất đa dạng Việc phân loại mộtcách hoàn hảo các máy nâng, vận chuyển rất khó khăn

Hệ thống cầu trục thường có ba chuyển động:

- Chuyển động nâng của bộ phận nâng tải

- Chuyển động ngang của xe trục

- Chuyển động dọc của xe cầu

Nội dung của đồ án là thiết kế hệ truyền động cho riêng cơ cấu nâng hạ Để cóthể đưa ra những phương án hợp lý cho hệ truyền động cơ cấu nâng hạ, trước hết ta điphân tích khái quát những điểm cơ bản về yêu cầu trong truyền động của cơ cấu

Về loại phụ tải : Đặc điểm của động cơ truyền động trong cơ cấu cầu trục nóichung là đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có số lần tần số đóng điện lớn

Yêu cầu đảo chiều quay: Động cơ truyền động cần trục nhất là cơ cấu nâng hạ ,phải có khả năng đảo chiều quay mô men thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt Theo khảosát thực tế thì khi không có tải trọng mô men động cơ không vượt quá 15% -:- 20%

Mdm. , đối với cơ cấu nâng của cần trục ngoặm đạt tới 50%Mdm

Yêu cầu về khởi động và hãm: Trong các truyền động các cơ cấu của máy nâng,yêu cầu quá trình tăng tốc, giảm tốc phải êm Bởi vậy, mô men động trong quá trìnhhạn chế quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu của kỹ thuật an toàn Ở các máy nângtải trọng , gia tốc cho phép thường được quy định theo khả năng chịu đựng phủ tảiđộng của các cơ cấu Đối với cơ cấu nâng hạ cần trục, may xúa gia tốc phải nhỏ hơnkhoảng 0,5m/s2 để không làm giật đứt dây cáp Ngoài ra động cơ truyền động trong

cơ cấu này phải có phạm vi điều chỉnh rộng, và có các đường đặc tính cơ thỏa mãnyều cầu công nghệ Đó là các yêu cầu về dừng máy chính xác, nên đòi hỏi các đườngđặc tính cơ thấp, có nhiều đường đặc tính trung gian để mở hãm máy êm

Phạm vi điều chỉnh : Không lớn, ở các cần trục thông thường D≤ 3:1 Ở các cầntrục lắp ráp D = 10: 1 hoặc lớn hơn Độ chính xác điều chỉnh không yêu cầu cao,thường trong khoảng ± 5%

Yêu cầu về bảo vệ an toàn khi có sự cố: Các bộ phận chuyển động phải cóphanh hãm điện từ, để giữ chặt trục khi sự cố mất điện Bảo vệ an toàn cho người vàtài sản Trong sơ đồ khống chế có công tắc hành trình để giới hạn phạm vi chuyểnđộng

Yêu cầu nguồn và trang bị điện: Điện áp cung cấp cho cần trục không vượy quá500v Mạng điện xoay chiều thường dùng là 220V, 380V ; Mạng điện 1 chiều 220V,440V

* Mômen cản trên trục động cơ là: Tổng hợp của hai mômen thành phần

- Mômen do ma sát gây ra luôn chống lại chuyển động quay của đông cơ

- Mômen do tải trọng sinh ra sẽ chống lại hoặc hỗ trợ chuyển động quay củađộng cơ tuỳ thuộc vào lúc tải trọng đi lên hay đi xuống

* Tính chất của phụ tải là làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

* Chu kỳ làm việc của cơ cấu:

- Hạ không tải

- Nâng tải

- Nâng không tải

- Hạ tải

1.1.3.Đ c tính c c a ph t i ặc điểm chung của cơ cấu nâng_hạ cầu trục ơ cấu nâng_hạ cầu trục ủa cơ cấu nâng_hạ cầu trục ục ải

phụ tải của cơ cấu nâng hạ là loại phụ tải thế, có trị số không đổi, không phụthuộc vận tốc và chiều quay của động cơ Khi nâng tải momen thế năng có tác dụngcản trở chuyển động, có hướng ngược với chiều quay của động cơ Khi nâng tảimômen thế năng có tác dụng cản trở chuyển động , có hướng ngược với chiều quaycủa động cơ Khi hạ tải, mômen thế năng lại là mômen gây ra chuyển động, nghĩa là

nó hướng theo chiều quay của động cơ Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ như

M(Nm) Mc

w(rad/s)

0

Hình 1.1 Đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ

Ta thấy: Khi hạ tải tương ứng với trạng thái máy phát của động cơ thì Md làmomen hãm, Mc là momen gây chuyển động

Khi cần trục hạ tải dụng lực: cả hai momen đều gây chuyển động

Như vậy, trong mỗi giai đoạn nâng, hạ tải thì động cơ cần phải được điều khiển

để làm việc đúng với trạng thái làm việc ở chế độ máy phát hay động cơ sao cho phùhợp với đặc tính tải Phụ tải của cần trục có thể biến đổi từ 0 khi hạ tải hoặc nâng móccâu không tải Khi hạ không tải, trọng lượng của móc câu không đủ để bù lại các lực

ma sảttong truyền động nên, nên động cơ phải sinh ra một momen nhỏ theo chiều hạ.Khi hạ những tải trọng lớn, không những các lực ma sát được khắc phục mà động cơcòn bị tải trọng kéo quay theo chiều tác dụng của nó Khi đó, muốn hạn chế và điềuchỉnh tốc độ, ta phải sử dụng các phương tiện nhất định

1.2 Tính toán cơ cấu nâng hạ

1.2.1 S đ đ ng h c c a c c u nâng ơ cấu nâng_hạ cầu trục ồ động học của cơ cấu nâng ộng học của cơ cấu nâng ọc của cơ cấu nâng ủa cơ cấu nâng_hạ cầu trục ơ cấu nâng_hạ cầu trục ấu nâng_hạ cầu trục

Như đã tìm hiểu ở trên, động cơ truyền động trong cơ cấu nâng làm việc với chế

độ ngắn hạn lặp lại, mở máy và hãm máy nhiều Do đó, khi chọn công suất động cơcần xét đến phụ tải tĩnh và động

Hình1.2 Sơ đồ cơ cấu

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

c



0,2 0,4 0,6 G Gdm

G G





0

00,8 1

c



1.2.2 Bi u th c ph t i tĩnh ểm chung của cơ cấu nâng_hạ cầu trục ức phụ tải tĩnh ục ải

Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng hạ chủ yếu là do tải trọng quy định Để xác địnhphụ tải tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ ( hình 1.2)

a Phụ tải tĩnh khi nâng.

* Mômen nâng có tải:

M n=G+G0

u i η c R t [N m]

Trong đó:

G : Trọng lượng của tải trọng [N]

Go : Trọng lượng của bộ lấy tải [N]

Rt : Bán kính của tang nâng (trống tời) [m]

i : Tỷ số truyền của hộp tốc độ

i= 2π R t .n v

với v : vận tốc nâng hạ [m/s]

n : tốc độ quay của động cơ [vg/s]

η c : Hiệu suất của cơ cấu

Trong các công thức trên hiệu suất η c lấy bằng định mức khi tải trọng bằng

định mức Ứng với các tải trọng khác định mức, cần xác định η c theo tải trọng như

b: Phụ tải tĩnh khi hạ

* Có 2 chế độ hạ tải:

- Hạ động lực thực hiện khi tải trọng nhỏ Khi đó mômen do tải trọng sinh rakhông đủ để thắng mômen ma sát trong cơ cấu Máy điện làm việc ở chế độ động cơ

- Hạ hãm thực hiện khi hạ tải trọng lớn Khi đó mômen do tải trọng gây ra rấtlớn Máy điện làm việc ở chế độ hãm để giữ xho tải trọng được hạ với tốc độ ổn định.

* Mômen trên trục động cơ do tải trọng gây ra không có tổn thất

M t=G+G0

u i R t [Nm]

Khi hạ tải trọng năng lượng được truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyềnđộng nên:

Trong đó: Mh : Mômen trên trục động cơ khi hạ tải

ΔMM : Tổn thất mômen trong cơ cấu truyền động

η h : Hiệu suất của cơ cấu khi hạ

Mt > ΔM M : Hạ hãm

Mt < ΔM M : Hạ động lựcNêu coi tổn thất trong cơ cấu nâng hạ khi nâng tải và hạ tải như nhau thì:

Chế độ làm việc của ĐC phụ thuộc vào hiệu suất của cơ cấu khi hạ tải

- Khi η c < 0,5, η h < 0, Mh < 0 → Động cơ làm việc ở chế độ động cơ

để hạ tải trọng → hạ động lực

- Khi η c > 0,5, η h > 0, M

h > 0 → Động cơ làm việc ở chế độ hãm để hạtải trọng → hạ hãm

1.2.3 H s ti p đi n t ệm chung ố tiếp điện tương đối TĐ% ếp điện tương đối TĐ% ệm chung ươ cấu nâng_hạ cầu trục ng đ i TĐ% ố tiếp điện tương đối TĐ%

Khi tính toán hệ số tiếp điện tương đối chúng ta bỏ qua thời gian hãm và thờigian mở máy

Thời gian toàn bộ một chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng hạ có thể được tínhtheo năng suất Q và tải trọng định mức Gđm:

Hệ số tiếp điện tương đối:

* Tính mômen trung bình hoặc mômen đẳng trị:

- Mômen trung bình được xác định theo công thức:

Trong đó: Mi: Trị số mômen ứng với khoảng thời gian ti

k = 1,2 ¿ 1,3 → Hệ số dự trữ phụ thuộc vào mức độ nhấp nhô của đồ thịphụ tải, tần số mở máy, hãm máy

Điều kiện chọn công suất động cơ:

∑t lv : Tổng thời gian làm việc,

∑t kd : Tổng thời gian khởi động

∑t h : Tổng thời gian hãm

Và tính phụ tải chính xác theo đại lượng đẳng trị Mđtcx

* Tính mômen đẳng trị chính xác của đồ thị phụ tải:

M tc=M dt.√TD %tt

TD%tc

Trong đó: Mtc: Mômen quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn

TĐ% : Hệ số tiếp điện tiêu chuẩn: 15%, 25%, 40%, 60%

Động cơ được chọn là đúng nếu thoả mãn yêu cầu:

Mtc ¿ MđmĐC

Mtc = Mđtcx √TD th%

TD tc%

CH ƯƠNG I NG II TÍNH CH N CÔNG SU T TRUY N Đ NG NG D NG CHO TRUY N Đ NG ỌN CÔNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG ỨNG DỤNG CHO TRUYỀN ĐỘNG ẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC Ề CƠ CẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC ỘNG ỨNG DỤNG CHO TRUYỀN ĐỘNG ỨNG DỤNG CHO TRUYỀN ĐỘNG ỤC Ề CƠ CẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC ỘNG ỨNG DỤNG CHO TRUYỀN ĐỘNG

NÂNG H C U TR C 30 T N Ạ CẦU TRỤC 30 TẤN ẦU TRỤC ỤC ẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC 2.1 Xác định phụ tải tĩnh

+ Phụ tải khi nâng có tải

Mn =

0

T c

Vì nâng tải là chế độ làm việc nặng nề nhất chọn là chế độ định mức của động

cơ có momen và công xuất lớn nên khi chọn động cơ ta nên chọn động cơ ta chú ý

vấn đề quá tải trong trường hợp này.Từ kết quả tính toán ở trên ta lựa chọn sơ bộ loạiđộng cơ một chiều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có thời gian đóng điện tươngđối tiêu chuẩn  = 70% Do đó, công suất quy đổi tương ứng:

Mqd=

tt dt tc

Từ thông hữu ích của một cực từ .(mWb)=60,2=0,602(wb)

Mô men quán tính : J= 7,0

2.2 Kiểm nghiệm lại động cơ

Vì ở cơ cấu nâng hạ: Mc = const, J = const

Phương trình đặc tính là:

M−M c=J

dω dt

* Xét trong quá trình mở máy M = MN ( ω=0 )

Với hằng số thời gian của hệ thống Tc

Jdc: momen quán tính của động cơ

J: momen quán tính của cơ cấu

A

t0

1





Hình 2.2 : Đồ thị mô men của quá trình hảm tái

Để động cơ đạt tốc độ ổn định ω=ω ôđ thì T= ∞ Trong thực tế khi tốc độđạt khoảng 95 – 98% tốc độ định mức thì có thể coi hệ thống đã đạt trạng thái ổnđịnh T kd=(3÷4)T c=4.Tc=4.0 ,122=0,488(s)

⇒ ω= U dm

KΦ−

I R u

KΦ =3 , 01 => Mdm=47000/3,01 =15614,62 (Nm)Vậy thoả mãn Mđm > Mtc

⇒ Động cơ được chọn thoả mãn với điều kiện phát nóng

Động cơ được chọn phù hợp với tốc độ và yêu cầu của đề tài

CH ƯƠNG I NG III

CH N PH ỌN CÔNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG ỨNG DỤNG CHO TRUYỀN ĐỘNG ƯƠNG I NG ÁN TRUY N Đ NG Ề CƠ CẤU NÂNG CỦA CẦU TRỤC ỘNG ỨNG DỤNG CHO TRUYỀN ĐỘNG

3 Phân tích để chọn phương án truyền động

3.1 Khái ni m ệm chung

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các máy sản xuất ngàymột đa dạng, đa năng hơn dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp, đòi hỏi

độ chính xác cao và tin cậy

Một hệ thống truyền động điện không những phải đảm bảo được yêu cầu côngnghệ mà phải đảm bảo có một chế độ đặt trước ổn định về thời gian quá độ, dải điềuchỉnh, ổn định tốc độ Tuỳ theo các loại máy công tác mà có những yêu cầu khácnhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mômen với độ chính xác cao nào đó trước sựbiến đổi của tải và các thông số nguồn Do đó bộ biến đổi năng lượng điện xoaychiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rãi

Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau chế tạo ra như hệthống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van chúng được điều khiển theo nhữngnguyên tắc khác nhau với những ưu nhược điểm khác nhau

Khi có một yêu cầu kỹ thuật sẽ có nhiều phương án lựa chọn, giải quyết, songmỗi phương án lại có một số ưu nhược điểm khác nhau về ứng dụng của chúng trongtừng hoàn cảnh cụ thể cho phù hợp yêu cầu Để đáp ứng các yếu tố có sử dụng hàihòa giữa các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Với những hệ thống truyền động đơn giản, không có yêu cầu cao về chấtlượng và truyền động thì ta nên dùng động cơ xoay chiều đơn giản Với những hệthống có yêu cầu cao về chất lượng và truyền động, về thay đổi tốc độ, độ chính xácthì ta thường chọn động cơ một chiều có dải điều chỉnh phù hợp.Đối với truyền độngcủa động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan trọng Nó quyết định đến chấtlượng của hệ thống do vậy việc lựa chọn phương án và lựa chọn bộ biến đổi thôngqua việc xét các hệ thống

3.2 Ý nghĩa của việc lựa chọn phương pháp

Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa quan trọng, nó được thể hiệnqua các mặt:

+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy móc sản xuất

+ Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy.

+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất

+ Dễ dàng sữa chữa, thay thế khi xảy ra sự cố

3.3.Các phương án truyền động

3.3.1 H truy n đ ng máy phát đ ng c (F-Đ) ệm chung ền động máy phát động cơ (F-Đ) ộng học của cơ cấu nâng ộng học của cơ cấu nâng ơ cấu nâng_hạ cầu trục

Là bộ dùng một máy phát điện để cấp cho động cơ có thể là máy phát xoaychiều, một chiều, thay đổi mạch phần ứng…

 Hệ thống máy phát -Động cơ đơn giản

* Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống F - Đ đơn giản

+ AK: động cơ xoay chiều KĐB (hệ thống công suất lớn sử dụng động cơ đồngbộ) kéo các máy K, F quay với tốc độ không đổi

+ K: máy phát kích thích để cung cấp kích thích cho động cơ một chiều và máyphát F

+ F: máy phát cung cấp cho mạch phần ứng của động cơ Đ kéo theo máy sảnxuất

+ Đ: động cơ một chiều kéo máy sản xuất

* Nguyên lý làm việc:

Động cơ xoay chiều AK kéo các máy phát K, F quay với tốc độ không đổi Máyphát K là máy phát tự kích phát ra điện áp cung cấp kích thích cho máy phát F vàđộng cơ Đ

Nhờ có kích thích máy phát F phát ra điện áp cung cấp cho động cơ Đ Động cơ

Đ quay kéo theo máy công tác quay Trong quá trình làm việc từ thông động cơ giữnguyên

Để điều chỉnh tốc độ tiến hành thay đổi kích thích máy phát (nhờ biến trở)

Để đảo chiều quay động cơ ta đảo chiều dòng kích từ máy phát nhờ cầu dao đảochiều CD

RuD: điện trở dây quấn phần ứng động cơ

RuF: điện trở dây quấn phần ứng máy phát

Ta được họ các đường đặc tính cơ song song với đường đặc tính tự nhiên.

+ Để động cơ có tốc độ trên vùng đặc tính tự nhiên ta giữ điện áp đặt vào mạch

Khi tăng Rkt càng lớn thì β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ sẽ càng dốc.

- Xét ảnh hưởng của từ thông:

Giả thiết Uư = UĐđm = const, điện trở Rkt = const Muốn thay đổi từ thông ta thay

Trên thực tế thường điều chỉnh giảm

từ thông, khi giảm từ thông thì ω0 tăng

và β giảm Ta có họ đặc tính cơ ứng với

ω0 tăng dần và độ cứng của đặc tính

giảm dần khi giảm từ thông

Vùng 1: Dạng các đường đặc tính cơ dưới vùng đặc tính tự nhiên.

Vùng 2: Dạng các đường đặc tính cơ trên vùng đặc tính tự nhiên

Khi điều chỉnh tốc độ động cơ từ tốc độ định mức ( ω đm ) xuống thấp nhờgiảm sức điện động máy phát F qua việc giảm kích từ máy phát tức là tăng Rkt.Trên thực tế hệ F - Đ không cho được những tốc độ quá thấp Muốn có tốc độnhỏ thì điện áp đặt vào động cơ phải nhỏ tức là điện áp máy phát hay từ thông kích từmáy phát φ F phải nhỏ Nhưng khi tăng điện trở Rkt thì dòng điện kích từ sẽ nhỏ

theo biểu thức:

Khi Ikt = 0 thì sức điện động do từ dư của máy phát tạo ra cũng đã đạt khoảng (3

- 6)% trị số sức điện động định mức Do vậy giới hạn dưới ωmin của hệ F - Đ bị hạn

chế Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D=

ω dm

ωmin=

101

Khi động cơ đảo chiều quay các đường đặc tính nằm ở góc phần tư thứ III Việcđảo chiều quay động cơ Đ của hệ F - Đ được thực hiện nhờ đảo cực tính điện áp máy



I II

III

IV





Hình 3.6:Động cơ ở chế độ quay ngược và các đường đặc tính của hệ

F - Đ khi đảo chiều

phát F đặt vào phần ứng động cơ thông qua việc đảo chiều dòng điện kích từ của máy

phát K

Đảo chiều dòng điện kích từ máy phát K nhờ đảo cầu dao chuyển mạch CD

* Các chế độ làm việc của hệ F - Đ

Trong mạch lực F - Đ không có phần tử nào phi tuyến nên hệ có đặc tính động

rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển các trạng thái làm việc Động cơ Đ có thể làm việc ở

chế độ điều chỉnh được cả 2 phía Kích thích máy phát F và kích thích động cơ Đ

Đảo chiều quay bằng cách đảo chiều dòng kích từ máy phát

Hãm động năng khi dòng kích thích máy phát bằng 0

Hãm tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ

Hãm ngược ở cuối giai đoạn hãm tái sinh khi đảo chiều hoặc khi làm việc ổn

định với mômen tải có tính chất thế năng

Hệ F - Đ có các đặc tính cơ điện đầy đủ cả 4 góc phần tư của mặt phẳng toạ độ

* Nhược điểm của hệ F - Đ:

- Đặc tính cơ mềm hơn đặc tính tự nhiên do có độ sụt tốc độ gây ra bởi điện trởđiện trở cuộn dây phần ứng máy phát

- Khi phụ tải thay đổi tốc độ động cơ thay đổi không có khả năng ổn định tốcđộ

- Trong thực tế để khắc phục các nhược điểm trên, người ta đưa vào hệ thốngcác khâu phản hồi, hệ thống hở trở thành hệ thống kín để ổn định tốc độ động cơ.Trong hệ thống tổng công suất đặt lớn

3.3.2 Hệ thống F - Đ với phản hồi dương dòng điện phần ứng:

Trong quá trình làm việc khi có sự biến động của phụ tải làm tốc độ của động

cơ cũng thay đổi theo Điều đó không đáp ứng được yêu cầu ổn định tốc độ của hệ.Đưa phản hồi dương dòng điện vào, tốc độ của hệ được duy trì không đổi

* Sơ đồ:

* Thay vì sử dụng máy phát kích thích K, người ta đưa vào hệ thống máy điệnkhuếch đại (MKĐ) từ trường ngang Đó là máy điện một chiều đặc biệt có 2 cặp chổithan, trong đó có một cặp ngang trục được nối ngắn mạch Nhờ vậy dòng điện chạytrong dây quấn ngang trục khá lớn tạo ra từ trường của máy lớn nên hệ số khuếch đạicủa máy rất lớn Trên máy có nhiều cuộn kích thích, trong đó có một cuộn chủ đạođược cung cấp từ nguồn một chiều độc lập có thể thay đổi được trị số Các cuộn cònlại được nối với các khâu phản hồi Từ trường do các cuộn phản hồi cùng chiều hoặcngược chiều với từ trường chính là do tính chất của phản hồi

* Cuộn W1: Cuộn kích thích chủ đạo, khi có I qua tạo ra sức từ động chủ đạo F1,điều chỉnh được biến trở

Hình 3.7: Hệ thống F - Đ với phản hồi dương dòng điện phần ứng

* Cuộn W2: Phản hồi dương dòng, lấy trên Rs, dòng điện chạy

* Phản hồi dòng điện được lấy trên điện trở Rs, tạo ra STĐ F2 cùng chiều F1.STĐ kích thích của máy khuếch đại: F = F1 + F2

Điều chỉnh tốc độ:

- Bằng thay đổi STĐ chủ đạo F1 (nhờ biến trở)

- Từ thông động cơ giữ nguyên

- Quá trình ổn định tốc độ trên đồ thịTác động của khâu phản hồi khi khởi động: Cưỡng bức khởi động

Khắc phục: đưa khâu phản hồi âm áp kết hợp

3.3.3 Hệ thống F - Đ với phản hồi âm tốc độ:

Phản hồi được thực hiện qua máy phát tốc (FT)

Rôtor của FT được nối đồng trục với rotor động cơ

Điện áp phát ra của FT tỉ lệ bậc nhất với tốc độ của động cơ

* Sơ đồ:

Hình 3.8: Hệ thống F - Đ với phản hồi âm tốc độ

3.3.4 H th ng F - Đ v i ph n h i âm dòng có ng t ệm chung ố tiếp điện tương đối TĐ% ới phản hồi âm dòng có ngắt ải ồ động học của cơ cấu nâng ắt

* Phản hồi âm dòng có ngắt:

Sơ đồ:

Hình 3.9: Hệ thống F - Đ với phản hồi âm dòng có ngắt

Khi thực hiện các phản hồi trong hệ, tốc độ động cơ được duy trì không đổi theotốc độ đặt cho trước Khi xảy ra quá tải, động cơ có thể bị cháy Việc sử dụng cácthiết bị bảo vệ có thể gây phức tạp cho quá trình vận hành Do đó người ta đưa vào hệthống khâu phản hồi âm dòng có ngắt

Phản hồi bao gồm một khâu phản hồi âm dòng điện phần ứng và một khâu sosánh như hình 2.5 Khi dòng điện phần ứng chưa vượt khỏi trị số cho phép, van Dkhông dẫn dòng, stđ F4 = 0 Khi dòng điện vượt quá trị số chỉnh định, van D mở F4

¿ 0 làm giảm stđ của MĐKĐ, dẫn đến kích thích máy phát giảm, động cơ giảm tốc

Khi chỉ sử dụng phản hồi âm điện áp để ổn định tốc độ động cơ làm giảm tổnthất trong quá trình điều chỉnh tốc độ, tuy nhiên trong quá trình khởi động, phản hồi

sẽ làm chậm gia tốc của hệ Khâu ngắt nhằm không cho phản hồi tham gia vào quátrình khởi động của hệ Khi quá trình khởi động kết thúc, phản hồi được đưa vào để

ổn định tốc độ ĐC

Để thực hiện ngắt, người ta cũng dùng khâu so sánh như hình 2.6 Khi khởiđộng van D khoá, phản hồi không tham gia Kết thúc khởi động, van D mở qua cuộn

W5 có dòng điện tạo ra stđ F5 ngược chiều F1 để ổn định tốc độ ĐC

* Đánh giá hệ thống truyền động dùng BBĐ máy điện.

Trong mạch của hệ thống không có phần tử phi tuyến nên hệ thống có nhữngđặc tính động rất tốt, rất linh hoạt khi chuyển đổi các chế độ làm việc Khi phối hợp

cả điều chỉnh tốc độ 2 vùng: Điều chỉnh kích thích máy phát và điều chỉnh kích thíchđộng cơ, đảo chiều quay bằng cách đảo chiều kích thích máy phát Động cơ sẽ có cácchế độ làm việc như sau:

- Hãm động năng khi kích thích máy phát bằng không

- Hãm tái sinh khi giảm tốc độ hoặc khi đảo chiều dòng kích từ

- Hãm ngược ở cuối giai đoạn hãm tái sinh đảo chiều hoặc khi làm việc ổnđịnh với tải có tính thế năng (khi hạ tải trọng)

 Như vậy hệ thống F - Đ có đặc tính điền đầy đủ cả góc phần tư của mặt phẳngtoạ độ

Ứng dụng:

Hệ thống F - Đ rất thích hợp với các truyền động có phạm vi điều chỉnh tốc độlớn, phụ tải biến động trong phạm vi rộng, quá trình quá độ chiếm phần lớn thời gianlàm việc của hệ thống (thường xuyên khởi động, hãm, đảo chiều )

3.4 Hệ truyền động chỉnh lưu thyristor động cơ (T-Đ)

Do yêu cầu công nghệ có đảo chiều quay của động cơ nên hệ truyền động T-Đđược chọn cũng phải đáp ứng được yêu cầu trên.Có hai nguyên tắc cơ bản để xâydựng hệ truyền động T-Đ có đảo chiều:

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

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

Trong thực tế, các sơ đồ truyền động đều được xây dựng theo hai nguyên tắctrên Và được chia làm 5 loại sơ đồ sau:

+ Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng, và đảo chiều quay bằngđảo chiều dòng kích từ

+ Truyền động dùng một bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằngcông tắc tơ chuyển mạch

+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng

+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi song song ngược, điều khiển chung

+ Truyền động dùng hai bộ biến đổi nố song chéo, điều khiển chung

3.4.1 Ph ươ cấu nâng_hạ cầu trục ng pháp đ o chi u dòng kích t ải ền động máy phát động cơ (F-Đ) ừ

Ưu điểm: chỉ điều chỉnh công suất rất nhỏ so với công suất định mức của truyền độngNhược điểm: đòi hỏi phải có logic đảo chiều rất chặt chẽ Ngoài ra, hằng số thờigian của cuộn kích từ Tk lớn, đặc tính từ hoá có tính phi tuyến mạnh, phạm vi điềuchỉnh hẹp và bị ảnh hưởng mạnh của nhiễu phụ tải Mc, từ dư của động cơ có ảnhhưởng xấu đến chất lượng của hệ truyền động loại này

Hình 3.11 Sơ đồ đảo chiều dòng điện kích từ

3.3.2 Ph ươ cấu nâng_hạ cầu trục ng án dùng b bi n đ i ch nh l u, dùng công t c t chuy n ộng học của cơ cấu nâng ếp điện tương đối TĐ% ổi chỉnh lưu, dùng công tắc tơ chuyển ỉnh lưu, dùng công tắc tơ chuyển ư ắt ơ cấu nâng_hạ cầu trục ểm chung của cơ cấu nâng_hạ cầu trục

m ch ạ cầu trục

Phương án này chỉ dùng cho tải công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp

Ngày nay phương án này người ta ít dùng bởi vì giá thánh công tắc tơ đắt hơncác thiết bị bán dẫn rất nhiều và hơn nữa nó lại cồng kềnh

3.3.2 Ph ươ cấu nâng_hạ cầu trục ng án dùng hai b bi n đ i đi u khi n chung ộng học của cơ cấu nâng ếp điện tương đối TĐ% ổi chỉnh lưu, dùng công tắc tơ chuyển ền động máy phát động cơ (F-Đ) ểm chung của cơ cấu nâng_hạ cầu trục

Về mạch lực có hai sơ đồ :Sơ đồ đấu chéo và sơ đồ đấu song song ngược cócuộn kháng cân bằng

Đối với sơ đồ đấu chéo cần có sơ đồ biến áp ba cuộn đây Còn đối với đấu songsong ngược cần có cuộn kháng cân bằng

Để có đặc tính điều chỉnh như hệ F-Đ , người ta dùng nguyên tắc điều khiểnchung, tức là tại một thời điểm cả hai bộ biến đổi đều nhận được xung điều khiển.Nhưng lại bị ràng buộc bởi điều kiện :

α1+α2=1800

Trên sơ đồ, bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu, bộ còn lại làm việc ở chế

độ nghịch lưu Khi ta giảm tốc độ, truyền động làm việc ở chế độ hãm tái sinh

Khi đảo chiều từ chiều thuận sang ngược, từ chiều ngược sang thuận thì quátrình tương tự hệ F-Đ, chỉ khác vai trò máy phát được thay bằng bộ biến đổi

*.Ưu điểm: Việc đảo chiều khá đơn giản, ta chỉ phải tăng hoặc giảm góc mở ỏ

để 1 bộ biến đổi chuyển từ trạng chế độ động cơ sang trạng thái hãm Hệ có thể làmviệc được ở cả 4 góc phần tư

*.Nhược điểm: Do điện áp tức thời của 2 bộ biến đổi khác nhau nên tại mỗi thờiđiểm luôn tồn tại dòng điện vòng chạy qua 2 BBĐ Để hạn chế dòng điện vòng này

Hình 3.12 Sơ đồ hai bộ biến đổi điều khiển chung

M

T N N T

M

B1

B2

thì phải dùng thêm các cuộn kháng cân bằng Mặt khác, do có các cuộn kháng CBnên xuất hiện ÄUcbđộng có trị số rất lớn( 7 đến 10 lần dòng tĩnh) buộc quá trình đảochiều phải chậm Sau 1 thời gian sử dụng, phải thay thế các cuộn kháng CB.

3.3.2 B truy n đ ng đi u ch nh xung áp ộng học của cơ cấu nâng ền động máy phát động cơ (F-Đ) ộng học của cơ cấu nâng ền động máy phát động cơ (F-Đ) ỉnh lưu, dùng công tắc tơ chuyển

Hinh3.13 :Sơ đồ nguyên lí hệ điều chỉnh xung áp

Theo sơ đồ nguyên lí , dòng điện phần ứng có thể đảo chiều, nhưng suất điệnđộng phần ứng chỉ có chiều dương Khi khóa S1 và van D1 vận hành, dòng điện phầnứng luôn dương, máy điện làm việc ở chế độ động cơ Để đảo chiều dòng điện, ta đưakhóa S2 và van D2 vào vận hành, còn khóa S1 thì bị ngắt Nếu E>0 thì sẽ có dòngđiện chảy ngược lại chiều ban đầu do trong mạch chỉ có nguồn duy nhất là suất điệnđộng E Công suất động cơ lúc này được tính dựa vào điện cảm L Khi S2 ngắt, trênđiện cảm L xuất hiện suất điện động tự cảm ∆U dương, cùng chiều với suất điệnđộng E Tổng của 2 suất điện động này lớn hơn điện áp nguồn làm van D2 dẫn dòngngược về nguồn và trả lại nguồn phần năng lượng đã tích lũy trong điện cảm L trước

đó

Một đặc điểm của bộ băm xung loại B là: dòng điện có phần âm nên có giá trịnhỏ bất kì, thậm chí bằng không và truyền động không có chế độ dòng gián đoạn.Đặc tính cơ của hệ thống là những đường thẳng liên tục, chạy song song từ góc phần

tư thứ I sang góc phần tư thứ II của mặt phẳng (ω,M)

Nhận xéDo đặc điểm của cơ cấu nâng hạ là làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại,thường xuyên phải dừng máy và không đòi hỏi đảo chiều ngay lập tức mà thường cótrễ sau một thời gian nhất định nên ta chọn phương án dùng hệ truyền động T-Đ,dùng 2 bộ biến đổi điều khiển riêng Chọn bộ biến đổi là sơ đồ cầu 3 pha đối xứng

3.3.3 S đ dùng hai b bi n đ i đi u khi n riêng ơ cấu nâng_hạ cầu trục ồ động học của cơ cấu nâng ộng học của cơ cấu nâng ếp điện tương đối TĐ% ổi chỉnh lưu, dùng công tắc tơ chuyển ền động máy phát động cơ (F-Đ) ểm chung của cơ cấu nâng_hạ cầu trục

Khi điều khiển riêng hai bộ biến đổi làm việc riêng rẽ nhau, tại một thời điểmchỉ phát xung cho một bộ biến đổi, còn bộ kia khóa do không có xung điều khiển.Như vậy sẽ không còn tồn tại điện áp cân bằng và điều này dẫn đến mạch lực sẽkhông còn cuộn kháng cân bằng, làm cho kích thước mạch lực nhỏ gọn hơn, giáthành giảm đáng kể

Đối với chiều thuận, bộ biến đổi 1 (BBĐ1)làm việc ở chế độ chỉnh lưu ở gócphần tư thứ nhất, BBĐ2 khóa hoàn toàn Ngược lại, đối với chiều ngược, BBĐ2 làmviệc ở chế độ chỉnh lưu ở góc phần tư thứ ba, BBĐ2 khóa hoàn toàn

Khi truyền động đảo chiều hoặc giảm tốc độ sẽ thực hiện ở góc phần tư thứ II

do BBĐ2 đảm nhận hoặc ở góc phần tư thứ IV do BBĐ1 đảm nhận Tuy nhiên, việcchuyển chế làm việc từ BBĐ1 sang BBĐ2 và ngược lại, cần tuân theo điều kiện logicchặt chẽ

*.Ưu điểm của hệ truyền động này là làm việc an toàn, không có dòng điện chạygiữa các bộ biến đổi

* Nhược điểm: logic đảo chiều phức tạp do phải đảm bảo tại 1 thời điểm chỉ

có một bộ biến đổi được mở, nếu không sẽ gây ngắn mạch nguồn cấp, quá trình đảochiều diễn ra chậm

Phương án này có thể dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn

3.4 Lựa chọn bộ biến đổi điện tử công suất cho cơ cấu

3.4.1 S đ ch nh l u c u ơ cấu nâng_hạ cầu trục ồ động học của cơ cấu nâng ỉnh lưu, dùng công tắc tơ chuyển ư ầu trục

- Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của điện áp nguồn cung cấp, trong đó có m van có katôt nối chung (các van 1, 3, 5) tạo thành cực dương của điện áp nguồn ; m

van có anôt chung ( 2, 4, 6) tạo thành cực âm của điện áp chỉnh lưu

Hình 3.14 Sơ đồ dùng hai bộ biến đổi điều khiển riêng

M

Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Đ hình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế

- Mỗi pha của điện áp nguồn nối với 2 van, 1 ở nhóm anôt chung, 1 ở nhómkatôt chung

3.4.2 Nguyên lý làm vi c c a BBĐ xoay chi u - m t chi u ệm chung ủa cơ cấu nâng_hạ cầu trục ền động máy phát động cơ (F-Đ) ộng học của cơ cấu nâng ền động máy phát động cơ (F-Đ)

Xét sơ đồ tia 3 pha katôt nối chung

Để một Thyristor mở cần có 2 điều kiện

- Điện áp Anôt - Katôt phải dương ( UA > 0)

- Có tín hiệu điều khiển đặt vào điện cực điều khiển và Katôt của van Do đặcđiểm vừa nêu mà trong sơ đồ tia 3 pa

các van chỉ mở trong một giới hạn nhất định

Tuy nhiên ở các khoảng t = 0 / 6 uC > uA

và t = 5 /6 ub > uA

Như vậy van T1 nối vào pha A chỉ có thể mở trong khoảng t = /6 - 5 /6.Trong khoảng này nếu tín hiệu đến cực điều khiển của T1 thì T1 mở Tương tự vớiT2 và T3

Thời điểm 0 = t = /6 được gọi là thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ chỉnhlưu 3 pha Nếu truyền tín hiệu mở van chậm hơn thời điểm mở tự nhiên một góc độđiện thì khoảng dẫn dòng cuả van sẽ thay đổi (nhỏ hơn 2 /3) dẫn đến trị số trungbình của điện áp chỉnh lưu sẽ giảm đi Khi góc mở càng lớn thì Ud càng nhỏ

Từ kết cấu của sơ đồ chỉnh lưu cầu ta có nhận xét: Để có dòng qua phụ tải thìtrong sơ đồ phải có ít nhất 2 van cùng thông, một ở nhóm anôt chung, một ở nhómkatôt chung Vậy với giả thiết là sơ đồ làm việc ở chế độ dòng liên tục và bỏ qua quá

trình chuyển mạch thì khi bộ chỉnh lưu cầu m pha làm việc, ở một thời điểm bất kỳ

trong sơ đồ luôn có 2 van có thể dẫn dòng khi có xung điều khiển: Van ở nhóm katôtchung nối với pha có điện áp dương nhất và van ở nhóm anôt chung nối với pha cóđiện áp âm nhất Thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ cầu cũng được xác định như đốivới sơ đồ tia có số pha tương ứng:

Hình 3.16: Đồ thị điện áp hình cầu 3 pha

- Để điều khiển điện áp chỉnh lưu trên phụ tải một chiều ta thay đổi thời điểm

đ-ưa xung điều khiển đến các cực điều khiển của các van, làm thay đổi khoảng dẫndòng của van làm điện áp trung bình của chỉnh lưu thay đổi

Đặc điểm của các sơ đồ hình tia là ngoài các thời gian chuyển mạch các van ứngvới (là khoảng thời gian khi một van nào đó đang ngừng làm việc và van tiếp sauđang bắt đầu làm việc )dòng điện phụ tải id bằng dòng điện trong van đang mở Do đódòng điện trong mạch phụ tải được xác định bởi sức điện động pha làm việc của máybiến áp , còn độ sụt áp trong bộ biến đổi thì được xác định bởi độ sụt áp trên pha đó

Ở sơ đò cầu, bên ngoài chu kỳ chuyển mạch vẩn có hai van làm việc đồng thời.Dòng điện phụ tải chảy liên tiếp qua hai van và hai pha của máy biến áp dưới tácdụng của hiệu số sức điện động của các van tương ứng, nghỉa là dưới tác dụng của



sức điện động dây Sau một chu kỳ biến thiên của điện áp xoay chiều cả sáu van của

bộ biến đổi đều tham gia làm việc

Trị số trung bình của sức điện động chỉnh lưu Ed ở trạng thái dòng điện liên tụcđược xác định như sau :

Ed = Eđmcos

Trong đó Eđm là trị số cưch đại của sức điện động chỉnh lưu ứng với trường hợp

Với sơ đồ 3 pha hình tia trị số cực đại của sức điện động chỉnh lưu là :Eđm1

=1,17E2f Với sơ đồ cầu là Eđm2 =2,34E2f

Trong đó E2f là trị số hiệu dụng của s.đ.đ pha thứ cấp máy biến áp

Kết luận : Để phù hợp với yêu cầu của đề tài thì ta chọn bộ chỉnh lưu cầu 3 pha.

3.4.3 Đ o chi u trong h th ng T - Đ ải ền động máy phát động cơ (F-Đ) ệm chung ố tiếp điện tương đối TĐ%

Trong nhiều trường hợp cần phải thay đổi được chiều dòng điện qua phụ tải của

bộ chỉnh lưu Do tính dẫn dòng một chiều của các van nên phải đảo chiều bằng côngtăc tơ hoặc sử dụng các sơ đồ đặc biệt gồm 2 bộ chỉnh lưu, mỗi bộ dẫn dòng theo mộtchiều

Có 2 bộ chỉnh lưu điều khiển là sơ đồ đấu chéo và sơ đồ song song ngược Vềmặt nguyên lý thì sơ đồ đấu chéo hoặc sơ đồ song song ngược hoạt động tương tự nh-

ư nhau Khi BBĐ này làm việc thì BBĐ kia nghỉ, khi đổi chế độ của BBĐ thì dòngđiện qua tải được đổi chiều Thực tế người ta hay sử dụng sơ đồ đấu song song ngượcvới các phương pháp điều khiển khác nhau

Để điều khiển 2 BBĐ song song ngược có thể sử dụng 2 phương pháp điềuchỉnh:

- Điều khiển riêng rẽ (điều khiển độc lập): Là sử dụng 2 bộ phát xung độc lậpnhau Khi bộ phát xung này làm việc (phát xung mở cho BBĐ) thì bộ kia nghỉ, do đócác van trong BBĐ còn lại không thể mở được Khi cần đảo chiều thì cho bộ nàynghỉ, sau đó cho bộ thứ 2 phát xung để mở các van của BBĐ thứ 2 Phương pháp điềukhiển này có nhược điểm là tần số đảo chiều không cao vì các van Thyristor cần cóthời gian để khôi phục đặc tính khoá của nó Trong quỏ trỡnh luụn tồn tại một khoảngthời gian mà cả 2 bộ van lỳc đú đều khụng hoạt động và dũng tải bằng khụng gọi làkhoảng chết của hệ

- Điều khiển phụ thuộc: Cả 2 bộ phát xung cùng phát xung đến các BBĐ, trong

đó một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu, bộ còn lại làm việc ở chế độ nghịch lưu chờ.Khi sử dụng phương pháp này, sẽ có dòng điện không cân bằng chạy trong các BBĐ

Để hạn chế dòng này người ta sử dụng các cuộn kháng cân bằng



0





Chọn phương án điều khiển riêng

Hình vẽ là thí dụ về bộ chỉnh lưu đảo chiều sữ dụng sơ đồ cầu ba pha Do hai bộchỉnh lưu cùng đấu vào một tải nên giá trị trung bình của chúng phải bằng nhau



CH ƯƠNG I NG IV TÍNH CH N CÁC THI T B C A M CH L C ỌN CÔNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG ỨNG DỤNG CHO TRUYỀN ĐỘNG ẾT BỊ CỦA MẠCH LỰC Ị CỦA MẠCH LỰC ỦA CẦU TRỤC Ạ CẦU TRỤC 30 TẤN ỰC

4.1 Các thông số động cơ

4.1.1 Các thông s đ ng c ố tiếp điện tương đối TĐ% ộng học của cơ cấu nâng ơ cấu nâng_hạ cầu trục

Công suất định mức : Pđm = 47 (kW)Tốc độ định mức : nđm = 560 (vg/p)Điện áp định mức : Uđm = 220 (V)Dòng điện định mức: Iưđm =

P dm

U dm=

47 1000

220 =213 ,6( A )

4.1.2 Các thông s còn l i ố tiếp điện tương đối TĐ% ạ cầu trục

U2a, U2b, U2c : Sức điện động thứ cấp MBA nguồn

E : Sức điện động của động cơ

R, L : Điện trở và điện kháng trong mạch

Rk, Lk : Điện trở, điện kháng cuộn lọc

Rư, Lư : Điện trở, điện cảm mạch phần ứng động cơ

4.2.1 Tính ch n Thyristor ọc của cơ cấu nâng

Thyristor được chọn dựa vào các yếu tố cơ bản: dòng tải, điều kiện toả nhiệt,điện áp làm việc Các thông số của vân được tính như sau:

* Điện áp ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu:

Unv = kdtU.Ulv

Trong đó:

* Dòng điện làm việc của van:

Dòng điện làm việc của van được chọn theo dòng điện hiệu dụng chạy qua vantheo sơ đồ đã chọn (Ilv = Ihd) Dòng điện hiệu dụng được tính:

Iđmv = ki.Ilv = 3,2.123,32 = 394,624 (A) )ki = 3,2 là hệ số dự trữ dòng điện)

Từ các thông số Unv, Iđmv ta chọn Thyristor loại 36RA50 (T.117- sáchTKTBĐTCS) có các thông số sau:

Điện áp ngược cực đại của van : Un = 500 (V)

Dòng điện định mức của van : Iđmv = 400 (A)

Đỉnh xung dòng điện : Ipik = 1200 (A)

Dòng điện của xung điều khiển : Iđk = 200 (mA)

Điện áp của xung điều khiển : Uđk = 2,5 (V)

Sụt áp lớn nhất của Thyristor ở trạng thái dẫn là: ΔMU =2,5(V )

Tốc độ biến thiên điện áp:

Thời gian chuyển mạch : t cm=600μsS

Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép: Tmax = 1250C

4.2.2 Tính ch n máy bi n áp ch nh l u ọc của cơ cấu nâng ếp điện tương đối TĐ% ỉnh lưu, dùng công tắc tơ chuyển ư

Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu dây ΔM/Y làm mát bằng không khí

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải:

Ud0.cos αmin = U d+2 ΔMUv+ΔMU dn+ΔMU ba

Trong đó:

αmin = 10o là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lưới

ΔMU v = 1,6 là sụt áp trên Thyristor.

ΔMU dn≈0 là sụt áp trên dây nối.

ΔMU ba=ΔMU

r + ΔMU x là sụt áp trên điện trở và điện kháng MBAChọn sơ bộ:

Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:

U d 0=U d+2 ΔMUv+ΔMU dn+2 ΔMUba

kQ = 4÷5 nếu là MBA dầu.

kQ = 5÷6 nếu là MBA khô

m : số trụ của MBA (m = 3 vì ta chọn MBA 3 trụ)

f : tần số nguồn điện xoay chiều (f = 50 Hz)

4.2.3.1 Tính toán dây quấn:

* Số vòng dây mỗi pha sơ cấp MBA:

* Số vòng dây mỗi pha thứ cấp MBA:

W2=U2

U1 W1=108 , 3

380 150=42 ,75 (vòng)Lấy W2 = 50 (vòng)

* Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong MBA:

Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô Do mật độ dòng điện thường chọntrong khoảng J = 2÷2,75⇒ Chọn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2)

* Tiết diện dẫn sơ cấp MBA:

-Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S1 = 3,124(mm2)

Kích thước dây dẫn kể cả cách điện:

* Tiết diện dây dẫn thứ cấp của MBA:

-Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S2 = 11,15(mm2)

Kích thước dây dẫn kể cả cách điện:

4.2.3.2 Kết cấu dây dẫn sơ cấp:

Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục

* Tính sơ bộ vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp:

b1 k c=30−2 1,5

0 , 752 .0 , 95=34 (vòng)Trong đó:

kc: hệ số ép chặt Tra bảng 2.2 (T23.TKMĐ) chọn kc = 0,95

h : chiều cao trụ

hg: khoảng từ gông đến cuộn dây sơ cấp

Chọn hg = 1,5cm

b1: bề rộng của dây dẫn kể cả cách điện

* Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp: