thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục, chương 2 ppsx

Để điều chỉnh tốc độ cho hệ thống này ta có thể dùng 2 loại hệ truyền động với động cơ một chiều hoặc xoay chiều.. Động cơ một chiều có -u điểm là có khả năng điều chỉnh tốc độ trong ph

Ch-ơng 2 : Phân tích và lựa chọn ph-ơng

án

Qua tìm hiểu yêu cầu công nghệ của cơ cấu nâng hạ cầu trục

120 tấn em xin nêu một số nhận xét sau:

Hệ thống truyền động cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (NHLL) ở hệ thống này chế độ làm việc NHLL đ-ợc biẻu thị một cách dứt khoát rõ ràng về cả thời gian nghỉ và thời gian chu

kỳ Khi máy không làm việc động cơ đ-ợc ngắt hoàn toàn khỏi nguồn

Để điều chỉnh tốc độ cho hệ thống này ta có thể dùng 2 loại

hệ truyền động với động cơ một chiều hoặc xoay chiều

Động cơ một chiều có -u điểm là có khả năng điều chỉnh tốc

độ trong phạm vi rộng,dễ tạo đ-ờng đặc tính cơ học phù hợp với yêu cầu làm việc của máy,có khả năng quá tải cao,cần có nguồn

điện một chiều Nói chung việc dùng hệ truyền động một chiều có thể đạt đ-ợc đặc tính điều chỉnh rất lí t-ởng song hệ làm việc kém tin cậy, giá thành hệ thống đắt, nguồn cấp riêng do vậy chỉ trong những tr-ờng hợp có công suất lớn và yều cầu cao về truyền động mới dùng hệ này Trong yều cầu đề bài nêu, ứng dụng trong một hệ công suất không lớn và không cần điều chỉnh quá chính xác do vậy

ta bỏ qua giải pháp này

Động cơ xoay chiều có hiệu quả kinh tế cao , đạt yêu cầu về

đặc tính khởi động cũng nh- đặc tính điều chỉnh Hệ truyền động

này dùng động cơ không đồng bộ 3 pha Loại động cơ này đ-ợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác

Tuy nhiên động cơ KĐB có cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt Từ thông động cơ cũng nh- mô men động cơ sinh

ra phụ thuộc nhiều vào tham số

Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động diện động cơ không đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh

Trong công nghiệp th-ờng sử dụng bốn hệ điều chỉnh tốc độ :

+ Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ

+ Điều chỉnh xung điện trở mạch rô to

+ Ph-ơng pháp điều chỉnh công suất tr-ợt

+ Ph-ơng pháp biến đổi tần số

Sau đây sẽ trình bày một số đặc điểm và phạm vi ứng dụng của 4 ph-ơng pháp nói trên:

Điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ:

Ưu điểm:

 Tổn thất trong bộ biến đổi thấp

 Dễ dàng tự động hoá

 Thiết bị thực hiện là Thyristor hay van hai chiều có bán sẵn trên thị tr-ờng

 Phù hợp cho các tải có moment tải là hàm tăng của tốc độ nh- bơm li tâm, quạt gío

Nh-ợc điểm:

 Điện áp không sin có nhiều thành phân sóng hài bậc cao

 Tổn thất phụ do dòng FUCAULT lớn

 Moment và tốc độ dao động khi vận hành

 Phạm vi điều chỉnh hẹp

Điều chỉnh công suất tr-ợt:

Ưu điểm:

 Công suất tr-ợt đ-ợc trả về l-ới hoặc cấp cho động cơ một chiều

 Đặc tính điều chỉnh có độ cứng cao

Nh-ợc điểm:

 Hệ thống phải dùng thêm một sơ

đồ chỉnh l-u có điều khiển hoặc

động cơ một chiều

 Đắt tiền hiệu quả kinh tế thấp

 Chỉ phù hợp điều khiển động cơ công suất lớn

Ph-ơng pháp biến đổi tần số:

Ưu điểm:

 Mở rộng dải điều chỉnh nâng cao chất l-ợng

động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ

 ứng dụng trong các hệ cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc hoặc các hệ đơn

lẻ có yêu cầu tốc độ cao

 Khi làm việc với động cơ KĐB Rotor lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ, làm việc trong nhiều môi tr-ờng khác nhau

 Có rất nhiều bộ biến tần của nhiều hãng khác nhau bàn trên thị tr-ờng

Nh-ợc điểm:

 Mạch điều khiển rất phức tạp

 Giá thành bộ biến tần còn đắt

Điều chỉnh xung điện trở mạch rô to:

Đây là một ph-ơng pháp điều chỉnh đơn giản và cổ điển đã đ-ợc sử dụng tr-ớc đây rất nhiều Nguyên lí điều chỉnh dựa trên việc thay

đổi điện trở bên Rôto thay đổi đ-ờng đặc tính cơ động cơ KĐB dẫn

đến thay đổi tốc độ Ph-ơng pháp này có nh-ợc điểm là tổn thất trên điện trở lớn và tốc độ ổn định kém song ng-ời ta vẫn dùng vì các -u điểm sau: điều chỉnh đ-ợc ở tốc độ thấp ,tốc độ điều chỉnh nhỏ hơn tốc độ cơ bản, tự động hoá trong điều chỉnh đ-ợc dễ dàng, hạn chế đ-ợc dòng mở máy, các thao tác điều chỉnh đơn giản, giá thành chi phí vận hành thấp, vì vậy đ-ợc sử dụng với các hệ thống làm việc ngắn hạn và ngắn hạn lặp lại, các hệ thống có yêu cầu về

tốc độ không cao nh- cầu trục, cần trục, cơ câú nâng hạ, thang máy, …

Kết hợp với yêu cầu của đề bài vì vậy quyết định chọn ph-ơng pháp điều chỉnh xung điện trở Rotor cho hệ cầu trục đã cho

Khi điều chỉnh điện trở thêm vào Rôto:

Điện trở trong mạch Roto động cơ KĐB là Rr=Rrd+Rf

trong đó Rrd là điện trở dây quấn Roto, Rf là điện trở ngoài mắc thêm vào Rôto

Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch Rôto thì moment tới hạn của động cơ KĐB không thay đổi và độ tr-ợt tới hạn tỉ lệ bậc nhất với điện trở Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ KĐB tức

là đoạn có độ tr-ợt từ s=0 tới s=sth là thẳng thì khi điều chỉnh điện trở ta có thể viết

S=siRr/Rrd

Trong đó s là độ tr-ợt khi điện trở mạch Rôto là Rr, si là độ tr-ợt khi điện trở Rôto là Rrd

 Ta có công thức

Si

*

Rrd

* Ir 3

M

2





Có nghĩa là momen chỉ phụ thuộc vào dòng điện Rôto và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ Vì thế mà có thể ứng dụng ph-ơng pháp này cho truyền động có momen tải không đổi

Mạch điều khiển gồm điện trở mạch một chiều R1 và khoâ bán dẫn K đấu song song đóng cắt một cách chu kì để điều chỉnh giá trị trung bình của điện trở toàn mạch Khi K đóng điện trở R1 bị loại ra khỏi mạch, dòng điện Rôto tăng lên Khi K ngắt điện trở R1 lại đ-ợc đ-a vào mạch dòng điện Rôto lại giảm xuống Với tân số

đóng cắt nhất định nhờ có cuộn cảm Lk mà dòng điện Rôto coi nh- không đổi và có một giá trị điện trở t-ơng đ-ơng Re trong mạch một chiều Thời gian ngắt Tn=Tck-Tđ

Nếu điều chỉnh trơn tỉ số giữa thời gian đóng và thời gian ngắt ta điều chỉnh trơn giá trị điện trở trong mạch Rôto

Re=R1Td/(Td+tn)=R1Td/Tck=R1

Điện trở t-ơng đ-ơng trong mạch một chiều tính đổi về mạch xoay chiều ở Rôto theo quy tắc bảo toàn công suất tổn hao trong mạch Rôto Cơ sở để tính: Tổn hao công suất là nh- nhau

Với chỉnh luu cầu 3 pha thì điện trở tính đổi là: Rf=1/2Re=0.5R1

Khi có điện trở tính đổi dễ dàng dựng đ-ợc đặc tính cơ theo ph-ơng pháp thông th-ờng, họ đặc tính cơ này quét kín phần mặt phẳng giới hạn bởi đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ có điện trở phụ Rf=0.5R1

Khoá K