Đồ án trang bị điện tổng quan về cầu trục và cầu trục phân xưởng

Việc trang bị những hệthống trang bị nhằm phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người, trang bị những thiết bịcho khu vực kinh tế, các khu chế xuất, các xí nghiệp là rất cần thiết.Để xây dựn

Đồ án Trang bị điện Khoa Điện MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC VÀ CẦU TRỤC PHÂN XƯỞNG 4 I Một số hiểu biết về cơ cấu nâng hạ cầu trục 4 1 Khái niệm chung 4 2 Phân loại máy nâng - vận chuyển 4 3 Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện máy nâng, vận chuyển 5 4 Một số nét về cầu trục phân xưởng .6 II Đặc điểm của hệ truyền động cầu trục và cầu trục phân xưởng 6 1.Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ .7 2 Biểu thức phụ tải tĩnh 7 CHƯƠNG II TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CƠ CHO CẤU NÂNG HẠ 11 1 Xác định phụ tải tĩnh 11 2 Xác định hệ số tiếp điện tương đối .12 3.Tính chọn sơ bộ công suât động cơ .13 4 Kiểm nghiệm công sất động cơ 14 CHƯƠNG III LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 16 I ĐẶT VẤN ĐỀ .16 1 Nội dung phương án 16 2 Ý nghĩa của việc lựa chọn 16 II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 17 1 Hệ truyền động máy phát – động cơ (F – Đ) 17 2 Hệ truyền động Thyristo – động cơ (T – Đ) .21 3 Lựa chọn phương án truyền động .23 CHƯƠNG IV THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG .24 I LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU 24 1 Các sơ đồ nối dây của bộ chỉnh lưu có điều khiển 24 2 Nguyên ký làm việc của bộ biến đổi (BBĐ) xoay chiều 25 3 Kết luận .27 4 Dòng điện chỉnh lưu trên phụ tải một chiều 27 II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẢO CHIỀU 28 1 Đảo chiều bằng công tắc tơ 28 2 Đảo chiều bằng cách sử dụng hai bộ chỉnh lưu song song ngược chiều .29 3 Kết luận .31 III SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐỘNG LỰC 31 IV TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC 34 1 Thông số cơ bản của động cơ .34 GVHD: Nguyễn Minh Thư 1 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện 2 Tính chọn bộ biến đổi 34 3 Tính chọn van động lực (Thyristor) 35 4 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu 37 5 Thiết kế cuộn kháng lọc 43 IV TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ 45 1 Bảo vệ qua nhiệt cho các van bán dẫn 45 2 Bảo vệ quá dòng cho van 45 3 Bảo vệ quá điện áp cho van 46 4 Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ 47 CHƯƠNG V THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 49 1 Khâu đồng bộ hóa và phát xung răng cưa 51 2 Khâu so sánh .55 3 Khâu tạo xung .57 4 Khâu tổng hợp mạch vòng phản hồi âm tốc độ 64 5 Thiết kế nguồn nuôi một chiều 64 6 Tính toán mạch điều khiển 65 CHƯƠNG VI XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG 69 I Khái quát chung 69 1 Tiêu chuẩn ổn định đại số 69 2 Tiêu chuẩn ổn định tần số 71 II Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống 72 1 Mạch vòng điều chỉnh dòng điện 72 Hình 11 72 Hình 12 72 2 Xác định tham số của sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động 73 III Thiết kế bộ điều chỉnh cho mạch vòng dòng điện 73 IV Thết kế bộ điều chỉnh cho mạch vòng tốc độ 76 1 Lựa chọn cấu trúc bộ điều chỉnh 78 2 Kiểm nghiệm điều kiện gần đúng .78 3 Thực hiện bộ điều chỉnh .79 CHƯƠNG VII THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆCHỆ TRUYỀN ĐỘNG 80 I GIỚI THIỆU VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ 80 1 Mạch động lực 80 2 Mạch điều khiển 80 II THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG .81 1 Nguyên lý điều chỉnh tốc độ .82 2 Nguyên lý ổn định tốc độ 82 Tài liệu tham khảo 84 GVHD: Nguyễn Minh Thư 2 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện LỜI NÓI ĐẦU Công nghiệp điện lực giữ vai trò rất quan trọng trong công cuộc xây dựng đất nước yêu cầu về sử dụng điện và thiết bị điện ngày càng tăng Việc trang bị những hệ thống trang bị nhằm phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người, trang bị những thiết bị cho khu vực kinh tế, các khu chế xuất, các xí nghiệp là rất cần thiết Để xây dựng một nhà máy, một khu công nghiệp hay một khu dân cư mới, thì việc không thể thiếu là xây dựng một hệ thống trang bị điện để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của khu vực đó Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì nghành công nghiệp là nghành chủ chốt cần đầu tư và phát triển Các nhà máy các xí nghiệp không ngừng xây dựng gắn liền với công trình đó là hệ thống trang bị điện được thiết kế và xây dựng Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó thì trong quá trình học môn học Trang bị điện đã đưa lại cho chúng em một lượng kiến thức thật rộng rãi và hệ thống trang bị điện, ngoài ra em còn được thử sức mình bằng đồ án trang bị điện đó là bước ngoặt quan trọng trong cả quảng thời gian học tập tại trường và sau này đi làm Trong quá trình làm đồ án trang bị điện đã có sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo bộ môn và đặc biêt là cô giáo hướng dẫn chính của em, Cô Nguyễn Minh Thư Tuy với sự giúp đỡ tận tình đó nhưng em vẫn còn nhiều yếu kém và thiếu kinh nghiêm trong thực tế nên vẫn còn nhiều thiếu sót, mong thầy cô góp ý và cho em những lời nhận xét chân thành nhất để bản thiết kế của em được hoàn chỉnh hơn Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, ngày 20/11/2017 Sinh Viên Võ Văn Thịnh GVHD: Nguyễn Minh Thư 3 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC VÀ CẦU TRỤC PHÂN XƯỞNG I Một số hiểu biết về cơ cấu nâng hạ cầu trục 1 Khái niệm 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 vận chuyển đóng vai trò khá quan trọng Máy nâng, vận chuyển là cầu nối giữa các hạng mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các phân xưởng trong một nhà máy, giữa các máy công tác trong một dây chuyền sản xuất Máy nâng vận chuyển được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, xây dựng, giao thông Trong nhóm máy vận chuyển thì cầu trục là một thiết bị vận chuyển điển hình Trong cầu trục có 3 chuyển động: 1 Chuyển động của xe cầu theo phương ngang (xe cầu đi dọc theo phân xưởng) 2 Chuyển động của xe con theo phương ngang (xe con di chuyển trên xe cầu theo chiều ngang phân xưởng) 3 Cơ cấu nâng hạ được bố trí trên xe con và nó được chuyển động theo phương thẳng đứng (thực hiện nâng hạ tải trọng) 2 Phân loại máy nâng - vận chuyển 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 một cách hoàn hảo các máy nâng, vận chuyển rất khó khăn Có thể phân loại các máy nâng, vận chuyển theo các đặc điểm sau: - Theo phương vận chuyển hàng hoá: o Theo phương thẳng đứng: thang máy, máy nâng o Theo phương nằm ngang: băng chuyền, băng tải o Theo mặt phẳng nghiêng: xe kíp, thang chuyền, băng tải o Theo các phương kết hợp: cầu trục, cần trục, cầu trục cảng, máy xúc - Theo cấu tạo của cơ cấu di chuyển: o Máy nâng, vận chuyển đặt cố định: thang máy, máy nâng, thang chuyền, băng tải, băng chuyền o Di chuyển tịnh tiến: cầu trục cảng, cần cẩu con dê, các loại cần trục, cầu trục o Di chuyển quay với một góc quay giới hạn: cần cẩu tháp, máy xúc - Theo cơ cấu bốc hàng: o Cơ cấu bốc hàng là thùng, cabin, gầu treo o Dùng móc, xích treo, băng GVHD: Nguyễn Minh Thư 4 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện o Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện - Theo chế độ làm việc: o Chế độ dài hạn: băng tải, băng chuyền, thang chuyền o Chế độ ngắn hạn lặp lại: máy xúc, thang máy, cần trục 3 Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện máy nâng, vận chuyển Máy nâng, vận chuyển thường được lắp đặt trong nhà xưởng hoặc để ngoài trời Môi trường làm việc của các máy nâng, vận chuyển rất nặng nề, đặc biệt là ngoài hải cảng, các nhà máy hoá chất, các xí nghiệp luyện kim Các khí cụ, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bi điện của các máy nâng, vân chuyển phải làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi trường, nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác * Đối với hệ truyền động điện cho băng truyền và băng tải phải đảm bảo khởi động động cơ truyền động khi đầy tải; đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ môi trường giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh Mc Trên hình 1.3 biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa mômen cản tĩnh và tốc độ động cơ: Mc = f( ω ) Trên đồ thị ta thấy: Khi ω = 0, Mc lớn hơn (2 ¿ 2,5)Mc ứngvới tốc độ định mức thay đổi đối với cơ cấu nâng - hạ, momen theo * Động cơ truyền động cầu trục nhất là tải trọng rất rõ rệt Khi không có tải trọng (không tải) mô men của động cơ không vượt quá (15 ¿ 25)%Mđm Đối với cơ cấu nâng của cần trục gầu ngoạm đạt tới 50%Mđm Mc   0 Hình 1.1: quan hệ Mc=f ω Đối với động cơ di chuyển xe khi động cơ không tảicầu bằng (50 ¿ 55)%Mđm Trong các hệ truyền động các cơ cấu của máy nâng, vận chuyển yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm, đặc biệt là đối với thang máy và thang GVHD: Nguyễn Minh Thư 5 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện chuyên chở khách Bởi vậy mômen động trong quá trình quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu của kĩ thuật an toàn Năng suất của máy nâng, vận chuyển quyết định bởi hai yếu tố: tải trọng của thiết bị và số chu kỳ bốc, xúc trong một giờ Số lượng hàng hoá bốc xúc trong mỗi một chu kỳ không giống nhau và nhỏ hơn trọng tải định mức, động cho nên phụ tải đối với cơ chỉ đạt (60 ¿ 70)% công suất định mức động cơ Do điều kiện làm việc của máy nâng, vận chuyển nặng nề, thường xuyên làm việc trong chế độ quá tải (đặc biệt là máy xúc) nên các máy nâng, vận chuyển được chế tạo có độ bền cơ khí cao, khả năng chịu quá tải lớn 4 Một số nét về cầu trục phân xưởng Cầu trục được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và vận chuyển hàng hóa với lưu lượng lớn Cầu trục là một kết Cầu trục được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để nâng hạ và cấu dầm hộp hoặc dàn, trên đó đặt xe con có cơ cấu nâng Dầm cầu có thể chạy trên các đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng, còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu Vì vậy mà cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳ điểm nào trong không gian của nhà xưởng Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện, gầu ngoạm Đặc biệt, cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dung.Phần kết cấu thép của cầu trục một dầm gồm dầm cầu có hai đầu tựa lên các dầm cuối với các bánh xe di chuyển dọc theo ray đặt trên vai cột của nhà xưởng Cơ cấu di chuyển của cầu trục một dầm thường dùng phương án dẫn động chung Phía trên dầm chữ I là dàn thép đặt trong mặt phẳng ngang để đảm bảo độ cứng cần thiết theo phương ngang của dầm cầu Palăng điện có thể chạy dọc theo các cánh thép phía dưới của dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển palăng Cabin điều khiển được treo vào phần kết cấu chịu lực của cầu trục Kích thước dầm thép chữ I của cầu trục lăn đầm đơn được chọn từ điều kiện bền theo tải trọng nâng, khẩu độ và điều kiện để palăng điện có thể di chuyển dọc theo các cánh dưới của dầm Ngoài ra, độ cứng của dầm theo phương ngang dầm cầu cũng cần được đảm bảo Trong trường hợp cầu trục có khẩu độ nhỏ, phương án đơn giản nhất để đảm bảo độ cứng dầm cầu sẽ là hàn thêm các thanh giằng II Đặc điểm của hệ truyền động cầu trục và cầu trục phân xưởng * 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 GVHD: Nguyễn Minh Thư 6 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện - Mômen do tải trọng sinh ra sẽ chống lại hoặc hỗ trợ chuyển động quay của động 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 - Hạ tải - Nâng không tải 1.Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ Hình 1.2 Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ dùng móc Trong đó: 1 Trục vít; 2 Bánh vít; 3 Truyền động bánh răng; 4.Tang nâng; 5 Bộ phận lấy tải; 6 Móc;7 Động cơ truyền động 2 Biểu thức phụ tải tĩnh Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng hạ chủ yếu là do tải trọng quy định Để xác định phụ tải tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ a.Phụ tải tĩnh khi nâng * Mômen nâng có tải: M n=G+G0 u i η R c 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] GVHD: Nguyễn Minh Thư 7 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện i : Tỷ số truyền của hộp tốc độ i 2 Rt n u v với v : vận tốc nâng hạ [m/s ] n: tốc độ quay của động cơ [vg /s] ηc : Hiệu suất của cơ cấu Trong các công thức trên hiệu suất ηc lấy bằng định mức khi tải trọng bằng định mức Ứng với các tải trọng khác định mức, cần xác định ηc Xác định ηc dựa theo hệ số mang tải: K= Pc Pcdm ηc ¿ ( ηdm , G¿ ) tra bảng G* : tải trọng tương đốiG* = G+G0 G dm+G0 * Mômen nâng không tải: G0 Rt Mno = u i.ηc [Nm] 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 ra không 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 rất lớn Máy điện làm việc ở chế độ hãm để giữ cho tải trọng được hạ với tốc độ ổn định * Mômen trên trục động cơ do tải trọng gây ra không có tổn thất GVHD: Nguyễn Minh Thư 8 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện M t= u i G+G0 Rt [Nm] Khi hạ tải trọng năng lượng được truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyền động nên: Trong đó: Mh : Mômen trên trục động cơ khi hạ tải ΔMM : Tổn thất mômen trong cơ cấu truyền động ηh : Hiệu suất của cơ cấu khi hạ Mt > ΔM M: Hạ hãm Mt < ΔM M: Hạ động lực Nêu coi tổn thất trong cơ cấu nâng hạ khi nâng tải và hạ tải như nhau thì: ΔMM = M t η −M c t=M t ( 1η −1) c M h=M t−ΔMM =Mt (2− 1η )c = ( G0+G )Rt (2− 1 ) u.i ηc Do đó: Vậy hiệu suất của cơ cấu hạ tải trọng: ηh=2− 1ηc Chế độ làm việc của ĐC phụ thuộc vào hiệu suất của cơ cấu khi hạ tải - Khi ηc < 0,5, ηh < 0, Mh< 0 → Động cơ làm việc ở chế độ động cơ để hạ tải trọng → hạ động lực - Khi ηc > 0,5, ηh > 0, Mh> 0 → Động cơ làm việc ở chế độ hãm để hạ tải trọng → hạ hãm c.Hệ số tiếp điện tương đốiTĐ%: Khi tính toán hệ số tiếp điện tương đối chúng ta bỏ qua thời gian hãm và thời gian mở máy Thời gian toàn bộ một chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng hạ có thể được tính theo năng suất Q và tải trọng định mức Gđm: T ck= Q [s] 3600 Gdm Trong đó: Q : năng suất bốc giỡ hàng hoá [N /h] Gdm : tải trọng nâng hạ định mức [N ] Thời gian làm việc khi nâng, hạ được xác định từ chiều cao vận tốc nâng hạ Hệ số tiếp điện tương đối: GVHD: Nguyễn Minh Thư 9 SVTH: Võ Văn Thịnh Đồ án Trang bị điện Khoa Điện T lv 100 % TĐ% = T ck Tlv: Thời gian làm việc của 1 chu kỳ xác định theo điều kiện làm việc cụ thể của cơ cấu d Chọn sơ bộ công suất động cơ: * Xây dựng đồ thị phụ tải: * Tính mômen trung bình hoặc mômen đẳng trị: - Mômen trung bình được xác định theo công thức: k  Mi.ti Tlv Mtb = - Mômen đẳng trị được xác định theo công thức: Mđt = n  Mi2ti i 1 Tlv 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 thị phụ tải, tần số mở máy, hãm máy Điều kiện chọn công suất động cơ: Mdm ¿ Mtb , Mdm ¿ Mđt e Kiểm nghiệm: * Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác sau khi đã tính đến thời gian khởi động và hãm của động cơ * Tính lại hệ số tiếp điện tương đối thực có tính đến thời gian khởi động và hãm TĐ%th = ∑ tlv+∑ tkd +∑ th 100 % T ck Trong đó: ∑ tlv : Tổng thời gian làm việc, ∑ tkd : Tổng thời gian khởi động ∑ th : 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: Trong đó: √ M tc =Mdt TD %tt TD%tc Mtc: Mômen quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn GVHD: Nguyễn Minh Thư 10 SVTH: Võ Văn Thịnh