thiết kế nâng cấp hệ thống truyền động cơ cấu di chuyển xe cầu cho cầu trục 3 tấn

Chương 1ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN, TRANG BỊ ĐIỆN CẦU TRỤC 1.1 Tổng quan Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tácnhờ th

Trang 1

Chương 1- ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU TRUYỀN ĐỘNG

ĐIỆN, TRANG BỊ ĐIỆN CẦU TRỤC ……… 2

1.1 Tổng quan ……… 2

1.2 Đặc điểm và phân loại cầu trục ……… 3

1.3 Yêu cầu hệ truyền động điện và trang bị điện cầu trục ……… 4

1.3.1 Yêu cầu chung ……… 4

1.3.2 Yêu cầu cụ thể ……… 5

Chương 2- LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ ĐỘNG CƠ……… 6

2.1 Tổng quan về động cơ không đồng bộ ……… 6

2.1.1 Cấu tạo ……… 6

2.1.2 Ưu nhược điểm của động cơ KĐB ……… 8

2.1.3 Đặc tính làm việc của động cơ KĐB ……… 9

2.1.4 Mở máy động cơ KĐB ……… 13

2.2 Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ KĐB bằng thay đổi tần số ………… 14

2.2.1 Quy luật điều khiển ……… 14

2.2.2 Bộ biến đổi tần số ……… 16

Chương 3- TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT VÀ XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ XE CẦU ……… 20

3.1 Tính chọn công suất động cơ xe cầu ……… 20

3.2 Xây dựng đặc tính cơ của động cơ xe cầu ……… 23

3.2.1 Đặc tính cơ ở tần số định mức ……… 24

3.2.2 Đặc tính cơ của động cơ ở các tần số khác nhau ……… 26

3.2.3 Đặc tính cơ với quy luật bù điện áp ……… 28

Chương 4- SƠ ĐỒ ĐIỂU KHIỂN XE CẦU CÓ SỬ DỤNG BIẾN TẦN ………… 31

4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần MM440 ……… 31

4.1.1 Sơ đồ cấu tạo ……… 31

4.1.2 Các đầu dây điều khiển 32

4.1.3 Sơ đồ nguyên lý ……… 33

Trang 2

4.1.6 Cài đặt ứng dụng ……… 36

4.2 Điều khiển tốc độ động cơ xe cầu ……… 41

4.2.1 Mạch điều khiển ……… 41

4.2.2 Cài đặt thông số cho biến tần ……… 44

KẾT LUẬN ………46

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 47

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của KH-KT ngành tự động hóa XNCN cũng phát triểnmạnh mẽ cả về chiều rộng lẫn chiều sâu, ngày càng hoàn thiện và hiện đại hóa Có thể kểđến những lĩnh vực tác động của ngành như : dây chuyền sản xuất tự động, luyện kim, cơkhí chế tạo máy, hóa chất, khai thác hầm mỏ, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ v.v

Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu tự động hóa càng cao Do vậy nhiệm vụđặt ra cho ngành là nghiên cứu vận hành, lắp đặt các thiết bị máy móc có mức độ tự độnghóa ngày càng cao, để nâng cao năng suất lao động và hiệu quả kinh tế

Là một sinh viên ngành tự động hóa XNCN Sau khi đã được các thầy cô truyền

thụ và giảng dạy những kiến thức chuyên ngành Em đã được thầy Nguyễn Mạnh Tiến nhận hướng dẫn làm đồ án tốt nghiệp với tên đề tài là: “Thiết kế nâng cấp hệ thống truyền động cơ cấu di chuyển xe cầu cho cầu trục 3 tấn”

Nội dung của đề tài gồm 4 chương như sau:

Chương 1: Đặc điểm công nghệ và yêu cầu hệ truyền động, trang bị điện cầu trục.

Chương 2: Lý thuyết điều khiền tần số động cơ không đồng bộ 3 pha

Chương 3: Tính chọn công suất và xây dựng đặc tính cơ động cơ xe cầu.

Chương 4: Sơ đồ điều khiển xe cầu có sử dụng biến tần.

Với thời gian tìm hiểu có hạn, sự hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm Bản trìnhbày đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em mong các thầy cô giúp đỡ

và chỉ bảo thêm những thiếu sót để cho bản đồ án của em được hoàn thiện tốt hơn

Hà nội, ngày 05 tháng 04 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Trương văn Thịnh

Trang 4

Chương 1

ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU TRUYỀN ĐỘNG

ĐIỆN, TRANG BỊ ĐIỆN CẦU TRỤC

1.1 Tổng quan

Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tácnhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và phát triển của nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kĩthuật của ngành công nghiệp nhằm giảm tối đa sức người trong lao động

Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thờigian dừng Chuyển động chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài racòn một số các chuyển động khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyểnđộng quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang Bằng sựphối hợp giữa các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trongkhông gian làm việc của nó

Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ thuật nângvận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp líhóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động hóa các khâu điềukhiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng Tùy theo kết cấu và công dụng,máy nâng chuyển được chia thành các loại: kích, bàn tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổngtrục, thang nâng.v.v

Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu Loại này di chuyển trên đường ray đạt trên caodọc theo nhà xưởng Có ba bộ phận chính: Cơ cấu nâng hạ di chuyển hàng hóa theophương thẳng đứng, xe con (mang theo cơ cấu nâng hạ) di chuyển theo phương nằmngang của nhà xưởng, xe cầu giúp toàn bộ hệ thống cầu trục được di chuyển dọc theo nhàxưởng Với ba cơ cấu chính này giúp cầu trục có thể di chuyển hàng hóa tới bất cứ mọiđiểm nào trong không gian nhà xưởng

Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với cácthiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện Đặc biệt cầu trụcđược sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy, luyện kim và xây dựng vớicác thiết bị mang vật chuyên dụng

Trang 5

1.2 Đặc điểm và phân loại cầu trục

Cầu trục là một loại máy trục có phần kết cấu thép (dầm chính) liên kết với hai dầmngang (dầm cuối), trên hai dầm ngang này có 4 bánh xe để di chuyển trên hai đường raysong song đặt trên vai cột nhà xưởng hay trên dàn kết cấu thép Cầu trục được sử dụng rấtrộng rãi và tiện dụng để nâng hạ vật nâng, hàng hoá trong các nhà xưởng, phân xưởng cơkhí, nhà kho bến bãi Dầm chính thường có kết cấu hộp hoặc dàn, có thể có một hoặc haidầm, trên đó có xe con và cơ cấu nâng di chuyển qua lại dọc theo dầm chính Hai đầu củadầm chính liên kết hàn hoặc đinh tán với hai dầm cuối, trên mỗi dầm cuối có hai cụmbánh xe, cụm bánh xe chủ động va cụm bánh xe bị động

Hình 1-1 Cầu trục dẫn động điện

Dẫn động cầu trục có thể bằng tay hoặc dẫn động điện Dẫn động bằng tay chủ yếudùng trong các phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ không thường xuyên, khôngđòi hỏi năng suất và tốc độ cao Dẫn động bằng điện cho các loại cầu có tải trọng nâng vàtốc độ nâng lớn sử dụng trong các phân xưởng lắp ráp và sửa chữa lớn

Cầu trục được chế tạo với tải trọng nâng từ 1÷500 tấn; khẩu độ dầm cầu đến 32m;chiều cao nâng đến 16m; tốc độ nâng vật từ 2÷40 m/ph; tốc độ di chuyển xe con đến60m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125 m/ph Có những cầu trục được trang bị hai

Trang 6

hoặc ba cơ cấu nâng vật: một cơ cấu nâng chính và một hoặc hai cơ cấu nângphụ.Tải trọng nâng của loại cầu trục này thường được ký hiệu bằng một phân số với tảitrọng nâng chính và phụ, ví dụ: 15/3 t; 20/5 t; 150/20/5 t; v.v

Chúng ta có thể phân loại cầu trục theo các cách sau: Theo dạng kết cấu thép củacầu trục: Cầu trục một dầm, cầu trục hai dầm và cầu trục dạng dàn Theo bộ phận manghàng ta có: bộ phận mang bằng móc câu, bộ phận mang sử dụng cơ cấu nam châm, bộphận mang là gầu ngoạm Theo cách dẫn động, ta có: cầu trục dẫn đông bằng tay, cầutrục dẫn động bằng động cơ điện.Ngoài ra, ta có thể phân loại cầu trục theo chế độ làmviệc, theo tải trọng nâng, theo khẩu độ, …

1.3 Yêu cầu hệ truyền động và trang bị điện cầu trục

1.3.1 Yêu cầu chung

Mỗi loại cầu trục được cấu thành từ hai bộ phận cơ bản: kết cấu thép và bộ phận cơkhí Ngoài hai bộ phận trên còn có phần trang bị điện, các bộ phận điều khiển, các cơ cấubảo vệ an toàn,…

Phần kết cấu thép có hình dạng, kích thước ngoài khác nhau, phù hợp với khônggian, tính chất công việc và đối tượng mà chúng phục vụ cũng như điều kiện kinh tế kỹthuật khác Kết cấu thép là xương sống, là bộ phận chịu tải của cả máy trục mà trong quátrình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tải trọng nâng chuyền đến

Các cơ cấu cơ khí được lắp đặt trực tiếp trên bộ phận kết cấu thép và thực hiện chứcnăng nâng hạ, di chuyển hoặc quay máy trục, thay đổi tầm với Người ta phối hợp cácchức năng của các cơ cấu trên để nâng hạ, di chuyển vật trong không gian mà máy trục

Trang 7

số khác nhằm làm cho máy trục đặt được các yêu cầu kỹ thuật phù hợp với yêu cầu thực

tế đòi hỏi đặt ra

Trong tính toán thiết kế nâng cấp cho cầu trục 3 tấn cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Phải phục vụ tốt cho việc di chuyển cột điện bê tông ly tâm trong nhà xưởng

- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và không giannhà xưởng

- Phải đạt được tính kỹ thuật và kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi nâng cấp phải

 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, thay thế dễ dàng

 Trong sơ đồ điều khiển phải có mạch mạch bảo vệ điện áp “không”, quá tải và ngắn mạch

 Quá trình mở máy diễn ra theo một luật được định sẵn

 Sơ đồ điều khiển cho từng động cơ riêng biệt, độc lập

 Có công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến, lùi cho xe cầu, xe con; 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 người làm việc trên xe cầu

Trang 8

Hình 2-1 Cấu tạo động cơ không đồng bộ

Giống như các máy điện quay khác, động cơ không đồng bộ (KĐB) gồm có cácphần chính sau:

a) Phần tĩnh (phần cảm) hay stato

- Vỏ máy: Có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ Vỏmáy thường được làm bằng gang Đối với máy có công suất tương đối lớn (1000 kW)thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ Tùy theo cách làm nguội máy mà dạng vỏcũng khác nhau

- Lõi sắt: Là phần dẫn từ Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổnhao, lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm ép lại Mỗi lá thép kỹthuật điện đều có phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gâynên Nếu lõi sắt ngắn thì có thể ghép thành một khối Nếu lõi sắt dài quá thì thường ghépthành từng tấm thếp ngắn, mỗi thếp dài 6÷8 cm đặt cách nhau 1 cm để thông gió cho tốt.Mặt trong của lá thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn

Trang 9

b) Phần quay (phần ứng) hay rôto

- Lõi sắt: Nói chung thì người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stato Lõi sắt được

ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rôto của máy Phía ngoài của lá thép có xẻ rãnh

để đặt dây quấn

- Rôto và dây quấn rôto:

Có thể phân loại động cơ KĐB theo hai loại: Rôto kiểu dây quấn và rôto kiểu lồng sóc.+ Loại rôto kiểu dây quấn (hình 2-2): Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato Trongcác động cơ có công suất trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp, vìbớt được những đầu dây nối, kết cấu dây quấn trên rôto chặt chẽ Trong động cơ có côngsuất nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp Dây quấn ba pha của rôto thườngđược đấu hình sao, còn ba đầu kia nối vào ba vành trượt thường làm bằng đồng đặt cốđịnh ở một đầu trục, và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngooài Đặcđiểm của loại động cơ điện rôto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trởphụ vào mạch điện rôto để cải thiện hệ số công suất của máy Khi máy làm việc bìnhthường dây quấn rôto được nối ngắn mạch

Hình 2-2 Rôto kiểu dây quấn

+ Loại rôto kiểu lồng sóc (hình 2-3): Kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấnstato Trong mỗi rãnh của lõi sắt rôto đặt vào thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏilõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làmthành một cái lồng gọi là lồng sóc

Dây quấn lồng sóc không cần cách điện với lõi sắt Để cải thiện tính năng mởmáy, trong động cơ công suất tương đối lớn rãnh rôto có thể làm thành những rãnh sâuhoặc làm thành hai rãnh lồng sóc (hay còn gọi là lồng sóc kép) Trong động cơ công suấtnhỏ, rãnh rôto thường được làm chéo đi một góc so với tâm trục

Trang 10

c) Khe hở

Vì rôto là một khối tròn nên khe hở đều Khe hở trong động cơ KĐB rất nhỏ (từ0,2 ÷ 1 mm trong động cơ công suất cỡ nhỏ và vừa) để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từlưới vào Và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của động cơ cao hơn

Hình 2-3 Rôto kiểu lồng sóc 2.1.2 Ưu nhược điểm của động cơ KĐB

Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ và nhiều chủngloại nên động cơ không đồng bộ là một loại máy được dùng rộng rãi nhất trong các ngànhkinh tế quốc dân Với công suất từ vài chục đến hàng ngàn k W Ví dụ như trong côngnghiệp thường được dùng làm nguồn động lực cho các loại máy cán thép, máy công cụ ởnhà máy và ở các công trường xây dựng vv Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạtgió Trong nông nghiệp dùng làm mới bơm hay máy gia công nông sản phẩm Trong đờisống hằng ngày được sử dụng phổ biến như: quạt gió, máy quay, động cơ trong tủ lạnh…

vv Tóm lại theo sự phát triển của nền sản xuất tự động hóa và sinh hoạt hằng ngày, phạm

vi ứng dụng của động cơ KĐB ngày càng rộng rãi hơn

Trang 11

Tuy vậy động cơ KĐB còn có những hạn chế như cosϕ mở máy thường không cao vàđặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt nên trong một số trường hợp dùng động cơ khôngđồng bộ không tiện lợi về mặt hiệu quả kinh tế và kỹ thuật Để khắc phục được nhữngyếu điểm này ngày nay người ta đã nghiên cứu ra các phương pháp cải tiến nâng cao hệ

số công suất cosϕ, tối ưu hóa việc mở máy động cơ và điều chỉnh tốc độ động cơ có sửdụng thêm bộ biến tần

2.1.3 Đặc tính làm việc của động cơ KĐB

Ðể thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ, ta sử dụng sơ đồ thaythế như ở hình 2-4

Hình 2-4 Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ

Khi nghiên cứu ta đưa ra một số giả thiết sau:

+ Ba pha của động cơ là đối xứng

+ Các thông số của động cơ không đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ, điện trởcủa Rôto, mạch từ không bão hòa nên điện kháng , không đổi

+ Tổng dẫn mạch từ hóa không thay đổi, dòng điện từ hóa không phụ thuộc tải mà chỉphụ thuộc điện áp đặt vào stato động cơ

+ Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép

+ Ðiện áp lưới hoàn toàn hình sin và đối xứng ba pha

Với những giả thiết trên, ta có sơ đồ thay thay thế ở hình 2-4, trong đó :

+ Uf1: là trị số hiệu dụng của điện áp stato

+ Iµ, I1, I’2: là các dòng điện từ hóa, Stato và dòng điện rôto đã quy đổi về Stato

Trang 12

+ xµ, x1, x’2: là các điện kháng mạch từ hóa, điện kháng tải stato và điện kháng tải rôto

đã quy đổi về stato

+ Rµ, R1, R’2 : Các điện trở tác dụng của mạch từ hóa của cuộn dây Stato và Rôto đãquy đổi về stato

+ s là độ trượt của động cơ (2.1)

+  1 là tốc độ góc của từ trường quay, còn gọi là tốc độ đồng bộ:

+ Biểu thức (2.3) là phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

+ Nếu biểu diễn đặc tính cơ trên đồ thị ta sẽ được đường cong như hình 2-5

Trang 13

Hình 2-5 Ðồ thị đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ

Có thể xác định các điểm cực trị của đường cong M =f(s) ở công thức (2.3) bằng

cách giải phương trình :dM 0

ds = ta sẽ được trị số của M và s tại điểm cực trị ký hiệu là

Mth và sth (mômen và độ trượt tới hạn) cụ thể là :

nm

U M

Ðường đặc tính cơ của động cơ làm việc ở chế độ động cơ được thể hiện trên hình2-6

ωS

1

0

M

s = 0

Trang 14

Hình 2-6 Ðồ thị đặc tính cơ tự nhiên và nhận tạo của động cơ KÐB 3 pha

Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ có thể biểu diễn thuận tiệnhơn bằng cách lập tỷ số giữa (2.3) và (2.5), sau khi biến đổi, ta được phương trình đặctính cơ:

Khi cho thông số độ trượt s thay đổi trong khoảng 0÷1 ta sẽ xây dựng được đườngđặc tính cơ của động cơ

+ Ðường đặc tính cơ tự nhiên ứng với R‘

2f=R‘

f=0 , tức là R’

2 không đổi + Ðường đặc tính cơ nhân tạo (đặc tính cơ biến trở) ứng với R‘

2f=R‘≠0+ Các điểm đặc biệt ứng với các giá trị của s là : s=0, s=1, sđm, sth

ω S 0

Trang 15

2.1.4 Mở máy động cơ KĐB

Trong quá trình mở máy động cơ điện, mômen mở máy là đặc tính quan trọngnhất trong các đặc tính của quá trình mở máy Muốn cho máy quay được thì mômen mởmáy phải lớn hơn mômen tải tĩnh và mômen masát tĩnh hay tổng chung là mômen cản

MC Trong quá trình tăng tốc, phương trình cân bằng động về mômen như sau:

Trong đó J là hằng số quán tính của động cơ (hay mômen quán tính của rôto : Kg.m2)

Từ biểu thức (2.8) ta thấy muốn đảm bảo tăng tốc thuận lợi, trong quá trình mở

máy phải giữ được d 0

dtω > , nghĩa là M > Mc Với một quán tính như nhau M – M c càng lớn thì tốc độ tăng càng nhanh Ngược lạinhững máy có quán tính lớn thì thời gian mở máy lâu Đối với những trường hợp có yêucầu mở máy nhiều lần thì thời gian mở máy ảnh hưởng nhiều đến năng suất lao động

Khi bắt đầu mở máy thì rôto đang đứng yên, hệ số trượt s=1 nên trị số dòng điện

mở máy có thể tính theo mạch điện thay thế như sau:

Theo yêu cầu của sản xuất, động cơ điện KĐB lúc làm việc thường phài mở máy

và ngừng nhiều lần Tùy theo tính chất của tải và tình hình của lưới điện mà yêu cầu về

mở máy của động cơ điện cũng khác nhau Có khi yêu cầu mômen mở máy lớn, có khicần hạn chế dòng điện mở máy và có khi cần cả hai Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơđiện phải có tính năng mở máy thích ứng

Trang 16

Khi mở máy một động cơ điện cần xét đến những yêu cầu cơ bản sau:

 Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải

 Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt

 Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắc chắn

 Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt

Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn với nhau như khi đòi hỏi dàng điện mởmáy nhỏ thì thường làm cho mômen mở máy iảm theo hoặc cần thiết bị đắt tiền Vì vậycần phải căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn phương pháp mở máy thích hợp

2.2 Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ KĐB bằng thay đổi tần số nguồn cấp

2.2.1 Quy luật điều khiển

Công thức thay đổi tốc độ động cơ theo tần số:

1 1

Phương pháp điều khiển tần số cơ bản là một phương pháp điều chỉnh bằng phẳng,động cơ điện có thể quay với bất cứ tốc độ nào Với điều kiện khả năng quá tải không đổi

có thể tìm ra được quan hệ giữa điện áp Uf1, tần số f và mômen M

Trong công thức (2.5) tính mômen tới hạn của động cơ, ta thay 1

2 f p

nm

pU M

=

+ + (2.11)

Trang 17

Khi coi R1≈0 và Lnm = const thì ta có Mth tỉ lệ với điện áp pha Uf12 theo biểu thức:

Trang 18

2.2.2 Bộ biến đổi tần số

Để thay đổi tần số của nguồn xoay chiều đặt vào từng động cơ, ngày nay người tadùng các bộ biến tần trực tiếp hoặc biến tần gián tiếp qua trung gian điện áp một chiềudùng nghịch lưu dòng hoặc nghịch lưu áp

Ưu điểm của bộ biến tần trực tiếp là điện áp ra gần như hình sin, hiệu suất cao vàkhả năng hãm tái sinh động cơ điện Tuy nhiên do có nhược điểm sử dụng nhiều triristokhiến mạch điều khiển phức tạp và đắt Hơn nữa tần số ra hạn chế trong khoảng từ 0÷f/3nên nó chỉ thích hợp với truyền đông ở tần số thấp, công suất lớn Hiện nay bộ biến tầnloại này đã ít được sử dụng

Với bộ biến tần qua trung gian điện áp một chiều, sử dụng bộ nghịch lưu dòng chophép điều khiển tần số từ 0÷f dùng cho động cơ có công suất từ vài kW đến hàng ngàn

kW Bộ biến tần nghịch lưu áp cho điện áp ra trên tải dạng xung vuông (hình 2-7) Nócũng cho phép phép điều khiển tần số từ 0÷f dùng cho động cơ có công suất dưới 100

Nguyên lý của việc tạo điện áp xoay chiều ba pha đối với một bộ biến tần nguồn

áp được chỉ ra trên đồ thị (Hình 2-8)

Trang 19

Đồ thị mô tả quy luật chuyển mạch của các khoá bán dẫn để tạo thành điện ápxoay chiều ba pha, mỗi khóa dẫn trong khoảng một nửa chu kỳ chuyển mạch Điện ápdây của nghịch lưu có dạng xung chữ nhật với độ rộng xung là 2/3 chu kỳ và thoả mãnđiều kiện phân tích thành chuỗi điều hòa

Uab = 0,816Ud (2.19)Thành phần sóng điều hoà bậc 1 có biên độ được xác định như sau :

Trang 21

Để cải thiện những hạn chế của bộ biến tần nguồn áp ngày nay người ta thường sử

dụng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM ) như sau:

Trong biến tần nguồn áp 3 pha cùng một lúc có ba van mạch lực dẫn dòng , các tínhiệu đặt mang thông về điện áp ba pha gọi là các sóng sin chuẩn U U U*a, b*, c*được so sánhvới sóng mang Urc có dạng răng cưa tam giác lưỡng cực Đầu ra của các bộ so sánh ,

U điều khiển các van S5

và S2 Chuyển mạch như trên tạo ra điện áp pha có 6 bước trong một chu kỳ với biên độcủa sóng bậc 1:

độ của song mang bằng biên độ của sóng sin chuẩn

Hình 2-9 Điều chế PWM kinh điển

a) m = m max

b) m = 0,5

Phương pháp điều chế độ rộng xung còn tồn tại các nhược điểm sau :

+ Không sử dụng hết khả năng của điện áp một chiều

+ Đáp ứng của nghịch lưu không đủ nhanh

Để giải quyết các vấn đề trên thường sử dụng các thuật toán điều chế biến thể , quá điềuchế hoặc điều chế véc tơ điện áp không gian

Trang 22

Chương 3

TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT VÀ XÂY DỰNG

ĐẶC TÍNH CƠ ĐỘNG CƠ XE CẦU

3.1 Tính chọn công suất động cơ xe cầu

Từ công thức (2.25) tính công suất động cơ theo phương di chuyển nằmngang cho xe cầu ở trang 14 sách trang bị điện điện tử máy công nghiệp dùngchung Ta có biểu thức tính lực cản chuyển động của xe cầu gây ra khi nó mangtrọng tải lớn nhất là:

Thay các thông số thực nghiệm vào biểu thức (3.1) gồm:

k=2,54 (tra bảng với động cơ dùng ổ trựot)

G0: Trọng lượng toàn cơ cấu ≈ 43000 (N)

G : Trọng tải nâng tối đa = 30000 (N)

Rb: Bán kính bánh xe = 17,5 (cm)

Rct: Bán kính cổ trục = 6 (cm)

µ : Hệ số ma sát trong ổ trục lãn của bánh xe là 0,02

f : Hệ số ma sát lãn trên đường ray = 0,8 (cm)

α= 0.001 (Rad) => Sin α≈ α ≈ 0.001 và Cos α = 1

η

= (3.2)

Trong đó: Vc=18 m/ph là vận tốc xe cầu ,  dc=0,85 là hiệu suất của toàn bộ cơ cấu