đồ án kỹ thuật cơ khí chọn phương án truyền động ,tính chọn công suất động cơ và mạch lực

Ở đây ta đưa ra 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ I.Đối với động cơ một chiều 1.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng hệ truyền động máy phát -động Tính chất này của máy phát được xác địn

Lụứi noựi ủầu

Cuứng vụựi sửù ủi lẽn cuỷa cõng nghieọp hoaự vaứ hieọn ủáihoaự ủaỏt nửụực ,thỡ moọt thieỏt bũ goựp phần khõng nhoỷ vaứo chaỏtlửụùng saỷn phaồm cuỷng nhử sửù ủi lẽn cuỷa moọt nhaứ maựy, xớnghieọp vaứ caực nghaứnh cõng nghieọp khãc, khõng ai khaực ủoự chớnhlaứ cầu trúc Cầu trúc laứ moọt thieỏt bũ laứm vieọc naởng nề ủeồ nãng hácaực taỷi tróng,tuy laứ moọt thieỏt bũ naởng nề cồng kềnh nhửng noự láikhõng theồ thieỏu trong caực nhaứ maựy, xớ nghieọp

Trong phám vi ủề taứi”Thieỏt keỏ truyền ủoọng cho cầu trúc “ thỡ

ngoaứi vieọc tớnh toaựn chón ủoọng cụ theỏ naứo cho phuứ hụùp thỡphửụng aựn thieỏt keỏ truyền ủoọng laứ khõng theồ thieỏu ủửụùc vaứ trong

ủề taứi naứy em duứng phửụng aựn Thieỏt keỏ heọ truyền ủoọng cho cầutrúc duứng ủoọng cụ xoay chiều ủiều chổnh baống bieỏn tần

Trong saỷn xuaỏt cõng nghieọp hieọn ủái, ủeồ nãng cao naờng suaỏt,hieọu suaỏt sửỷ dúng cuỷa maựy, nãng cao chaỏt lửụùng saỷn phaồm vaứcaực phửụng phaựp tửù ủoọng hoựa dãy chuyền saỷn xuaỏt thỡ heọ thoỏngtruyền ủoọng ủieọn coự ủiều chổnh tần soỏ laứ khõng theồ thieỏu Vỡ vaọynhiều loái ủoọng cụ ủieọn ủaừ ủửụùc cheỏ táo vaứ hoaứn thieọn cao hơn.Trong ủoự ủoọng cụ ủieọn khõng ủồng boọõ chieỏm tổ leọ lụựn trong cõngnghieọp, do noự coự nhiều ửu ủieồm noồi baọt nhử: giaự thaứnh thaỏp, deồsửỷ dúng, baỷo quaỷn ủụn giaỷn, chi phí vaọn haứnh thaỏp,

Ngaứy nay, do ửựng dúng cuỷa tieỏn boọ khoa hóc kyừ thuaọt ủieọntửỷ, sửù phaựt trieồn cuỷa cõng nghieọp, kyừ thuaọt tửù ủoọng hoaự vaứmói sinh hoát cuỷa nhãn dãn maứ phám vi sửỷ dúng ủoọng cụ ủoọng cụkhõng ủồng boọ roọng raỷi hụn

CHƯƠNGI: ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU

TRUYỀN ĐỘNG.

1 Cấu tạo của cầu trục.

Cấu tạo của cầu trục gồm 3 bộ phận chính

+ Xe cầu: Gồm hai dầm chính hoặc khung dàn chính được chế tạo

bằng thép cĩ độ cứng khơng gian đặt cách nhau một khoảng tương ứng vớikhoảng cách bánh xe của xe con Hai đầu cầu được liên kết cơ khí với haidầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật trong mặt phẳng ngang

Các bánh xe của cầu trục được thiết kế trên các dầm ngang của khung hìnhchữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt nhà xưởng

+ Xe con: Trên xe con đặt cơ cầu nâng và cơ cấu di chuyển xe con.

Tuỳ theo cơng dụng của cầu trục mà trên xe con cĩ một hoặc hai cơ cấunâng Xe con cĩ thể di chuyển dọc trên xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục cĩthể di chuyển được trong suốt chiều ngang phân xưởng

+ Cơ cấu nâng hạ: Thường cĩ tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để

cuộn cáp nâng và hạ Cuối hai đầu dây cáp mắc palăng kép để đảm bảo nâng

hạ tải trọng theo phương thẳng đứng Tồn bộ cơ cầu tang, hộp biến tốc,động cơ được đặt trên xe con

+ Cơ cấu phanh hãm

Phanh hãm là bộ phận khơng thể thiếu trong cơ cấu chính của cầutrục Phanh dùng trong cầu trục thường cĩ 3 loại: Phanh guốc, phanh dĩa và

2

1

Gph3

21

Nc

phanh đai Nguyên lý hoạt động cơ bản giống nhau mơ tả cơ cấu phanh đaigồm

*Nhờ đặc điểm cấu tạo nh trên cầu trục cĩ thể di chuyển phụ tải theo 3phương phủ kín mặt bằng nhà xưởng

- Chuyển động theo phương thẳng đứng là chuyển động chính nhờ cĩ

cơ cấu nâng hạ đặt trên xe con

- Chuyển động dọc theo phân xưởng là nhờ hệ thống chuyển động đặttrên xe cầu

- Chuyển động ngang theo phân xưởng nhờ hệ thống truyền động trên

* Từ cấu tạo chung và đặc điểm cơng nghệ cùng với yêu cầu về thiết

kế mơn học ⇒ yêu cầu thiết kế:

- Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục (trong phân xưởng lắp ráp) cĩcác thơng số sau:

+ G=120T

+ G0=1,2T

+ Lực cản chuyển động khi tải định mức Fc=6400 N

+ Lực cản chuyển động khi khơng tải Fco=3200 N

+ Chiều dài xưởng L=50m(Tự chọn)

+ Tốc độ di chuyển : v=0,04—0,6 m/s

+ Tỷ số truyền: i=15

+ Db=0,4m

+ Hiệu suất cơ cấu η=0,8

3 Yờu cầu truyền động.

của động cơ chưa đạt đến

nhiệt bóo hồ đó được giảm

do mất tải Nhiệt độ suy

giảm chưa tới giỏ trị ban

đầu lại tăng lờn do tăng

tải

b Yờu cầu về khởi động và hóm truyền động

- Đối với truyền động nõng hạ tải gia tốc khởi động nhỏ nhất là tkd ≥5V(s)

với v - tốc độ nõng tải (m/s)

- Thời gian hóm cũng được tớnh tương tự nh trờn

5 , 1 D

- Vấn đề tớnh chọn cơng suất động cơ

- Đảm bảo chiều quay

- Khi làm việc với thời gian đĩng mỏy cho trước động cơ khơng bị đốtnĩng quỏ mức

- Cơng suất động cơ cần phải đủ để đảm bảo thời gian khởi động trongquy định

- Việc tăng cơng suất động cơ lờn quỏ lớn cũng khơng cho phộp do:

- Khi P ↑⇒cĩ khả năng làm tăng gia tốc cầu trục (cơ cấu di chuyển) cĩ thểdẫn tới dao động mạnh, tải bị dật mạnh

- Tăng vốn đầu tư ban đầu

- Phải thiết kế để cơ cấu làm việc an tồn ở chế độ nặng nề nhất

P

t

4

Hvẽ:Đồ thị phát nhiệt của động cơ

- Các thiết bị cầu trục phải đảm bảo làm việc an tồn ở điện áp bằng 85%điện áp định mức.

- Khi khơng cĩ tải trọng (khơng tải) mơ men của động cơ khơng vượt quá(15÷20)% Mđm , đối với cơ cấu nâng của cầu trục gầu ngoạm đạt tới 50%

Mđm, đối với động cơ di chuyển xe con bằng (50÷55)% Mđm

Quan hệ giữa mơ men và tải trọng mơ tả trên hình

M/Mđm

1

2 3

0,2 0,4 0,6 0,

Chương II CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ,TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT

ĐỘNG CƠ VÀ MẠCH LỰC I: CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG:

Chọn phương án truyền động là chọn phương pháp điều chỉnh động

cơ của cầu trục là tối ưu nhất đảm bảo mọi yêu cầu về cơng nghệ cũng nhtruyền động của cầu trục Cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại,cĩ đảo

G/G®m

1,0 0,8 0,6 0,4

0,2

1,0

chiều quay Động cơ dùng cho cầu trục cĩ thể là động cơ một chiều hoặcđộng cơ KĐB Ở đây ta đưa ra 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ

I.Đối với động cơ một chiều

1.Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng hệ truyền động máy phát -động

Tính chất này của máy phát được xác định bởi hai đặc tính đặc tính từ hố là

sự phụ thuộc giữa sức điện động của điện áp rơi trên hai cực của máy phátvào dịng điện tải các đặc tính này là phi tuyến do tính chất của lõi sắt , docác phản ứng của dịng điện phần ứng

Nếu dây quấn kích thích của máy được cấp bởi nguồn áp lý tưởng thì

Ikf = Ukf/RkfNếu ta đặt R = Rưf +Rưd thì ta cĩ thể viết phương trình các đặc tính

của hệ F-Đ như sau:

Biểu thức trên chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dịng điện kích từ của máyphát thì điều chỉnh tốc độ khơng tải của hệ thống cịn độ cứng thì giữnguyên

Đặc điểm chỉ tiêu chất lượng của hệ máy phát động cơ về cơ bản tương

tự nh hệ điều áp dùng bộ biến đổi nĩi chung

Ưu điểm nổi bật của hệ máy phát động cơ là sự chuyển trạng thái làmviệc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn Do vậy thường sử dụng hệ nguồntruyền dộng

F-Đ ở các máy khai thác cơng nghiệp mỏ

Nhược điểm cơ bản quan trọng của hệ máy phát - động cơ là dùng nhiềumáy điện quay trong đĩ Ýt nhất là hai máy điện một chiều gây ồn lớn cơngsuất lắp đặt máy Ýt nhất gấp ba lần cơng suất của động cơ chấp hành Ngồi

ra do máy phát cĩ từ dư đặc tính từ hố cĩ trễ nên khĩ điều chỉnh tốc độ

2.Hệ chỉnh lưu Thyristo- Động cơ một chiều

+Ưu điểm:

-Độ tác động nhanh,khơng gây tiếng ồn và đặc biệt dễ tự động

hố do các van bán dẫn cĩ hệ số khuyếch đại cơng suất cao

-Thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống đIều chỉnh nhiều vịng

để nâng cao chất lượng các đặc tính tĩnh và động của hệ thống

+Nhược điểm:

-Dùng các van bán dẫn cĩ tính phi tuyến nên dạng đIện áp chỉnh lưu

ra cĩ biên độ đập mạch cao gây tổn thất phụ trong máy điện ở các truyền

động cơng suất lớn và làm xấu dạng điện áp của nguồn xoay chiều Hệ sốcosϕ thấp

II.Đối với động cơ KĐB:

1 Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp xung điện trở:

Động cơ KĐB cĩ thể điều chỉnh tốc độ KĐB bằng cách điều chỉnh điệntrở mạch rơ to, trong mục này chúng khảo sát việc thực hiện điều chỉnh trơnđiện trở mạch rơto bằng các van bán dẫn, ưu thế của phương pháp này là dễ

tự động hố việc điều chỉnh Điện trở trong mạch rơto động cơ KĐB Rr =Rrd+Rf

Trong đĩ Rrd điện trở dây quấn rơto

Rf điện trở ngồi mắc thêm vào rơto

Khi điều chỉnh giá trị điện trở mạch rơto thì mơmen tới hạn của động cơKĐB khơng thay đổi và độ trượt tới hạn thì tỷ lệ bậc nhất với điện trở Nếucoi đoạn đặc tính làm việc của động cơ KĐB tức là đoạn cĩ độ trượt từ s = 0

tới s = sth là thẳng thì khi điều chỉnh điện trở ta cĩ thể viết

Trong đĩ s là độ trượt khi điện trở mạch rơto là Rr

si là độ trượt khi điện trở mạch roto là Rrd

Nếu giữ dịng điện rơto khơng đổi thì mơmen cũng khơng đổi và phụthuộc vào tốc độ động cơ Vì thế mà cĩ thể ứng dụng phương pháp điềuchỉnh điện trở mạch rơ to cho truyền động cĩ mơmen tải khơng đổi

Mạch điều khiển gồm điện trở Ro nối song song với khố bán dẫn T1 KhĩaT1 sẽ được đĩng ngắt một cách chu kỳ để điều chỉnh giá trị điện trở trungbình của tồn mạch Khi T1 đĩng điện trở Ro bị loại ra khỏi mạch dịng điệnrơto tăng lên Khi T1 ngắt điện trở Ro lại được đưa vào mạch dịng điệnrơto lại giảm xuống Với tần số đĩng cắt nhất định , nhờ cĩ điện cảm L màdịng điện rơto coi nh khơng đổi và cĩ một giá trị điện trở tương đương Retrong mạch Thời gian ngắt tn = T-tđ

Nếu điều chỉnh trơn tỉ số giữa thời gian đĩng và thời gian ngắt ta điều

chỉnh trơn giá trị điện trở trong mạch rơto

Điện trở tương đương trong mạch 1 chiều tính đổi về mạch xoaychiều ở rơto theo qui tắc bảo tồn cơng suất tổn hao trong mạch rơto

Cơ sở để tính tổn hao cơng suất là nh nhau

Khi dùng chỉnh lưu cầu ba pha thì điện trở tính đổi là:

i

s rd

R

I r M

rd

R r

R i s

s=

Ro T

td Ro tn

=

Re

Khi cĩ điện trở tính đổi, dễ dàng dựng dược đặc tính cơ theo phươngpháp thơng thường, họ đặc tính cơ này quét kín phần mặt phẳng giới hạn bởiđặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ cĩ điện trở phụ Rf = 0,5Ro

Để mở rộng phạm vi điều chỉnh tốc độ và mơmen cĩ thể nối tiếp điện trở Rovới một tụ điện cĩ điện dung đủ lớn

2 Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp tần số:

Nguyên lý và quy luật điều chỉnh khi thay đổi tần số

Tửứ bieồu thửực:

Ta thaỏy, toỏc ủoọ ủồng boọ cuỷa ủoọng cụ khõng ủồng boọ coự theồthay ủoồi neỏu ta thay ủoồi tần soỏ lửụựi ủieọn f1 Do ủoự toỏc ủoọ cuỷaủoọng cụ n = n1(1 – s) (6-2), cuừng thay ủoồi theo

Khi thay ủoồi tần soỏ lửụựi ủieọn f1, nhaọn thaỏy nhử sau:

*Neỏu boỷ qua ủieọn trụỷ dãy quaỏn stato, tửực laứ xem r1 = 0 thỡ mõmentụựi hán cửùc ủái laứ:

e R f

n n

t

x

U x n

U M

1

2

1

2 2 3 55

, 9 2

P U

) 2 ( 2

n 2 2

f

U a M : tacó

L ) 2(2

3P const

a Đặt

(6-6)

Bieồu thửực (6-7) cho ta thaỏy khi taờng tần soỏ nguồn maứ vaĩngiửừ nguyẽn U1 thỡ mõmen tụựi hán cửùc ủái Mt giaỷm raỏt nhiều Do ủoựkhi thay ủoồi tần soỏ f1 thỡ ủồng thụứi phaỷi thay ủoồi U1 theo caực quyluaọt nhaỏt ủũnh nhaốm ủaỷm baỷo sửù laứm vieọc tửụng ửựng giửừamõmen ủoọng cụ vaứ mõmen phú taỷi Nghúa laứ tổ soỏ giửừa mõmencửùc ủái cuỷa ủoọng cụ vaứ mõmen phú taỷi túnh ủoỏi vụựi caực ủaởc tớnh

cụ laứ haống soỏ

ẹaởc tính cụ cuỷa boọ phaọn laứm vieọc laứ quan heọ giửừa toỏc ủoọquay cuỷa mõmen phú taỷi lẽn trúc quay

Mc = f(n)

Theo bieồu thửực thửùc nghieọm mang tớnh chaỏt toồng quaựt ủeồ

mõ taỷ dáng ủaởc tớnh cụ cuỷa boọ phaọn laứm vieọc nhử sau:

* x = 0, ta coự:

Mc = Mcủm = const, ẹãy laứ ủaởc tớnh cụ ủaởc trửng cho heọ thoỏng nãng vaứ lũn coựgiaự trũ nhaỏt ủũnh (ủửụứng 1 trẽn hỡnh 6-1)

* x = 1

ẹaởc tính cụ coự dáng: Mc = a + bn

Mc tổ leọ baọc nhaỏt vụựi toỏc ủoọ ẹãy laứ ủaởc tớnh ủaởc trửng chomaựy phaựt ủieọn moọt chiều kớch tửứ ủoọc laọp vụựi phú taỷi maựy phaựtlaứ moọt ủieọn trụỷ thuần ( ủửụứng 2 hình 6-1)

* x = -1

const M

M

c

t

M = = λ

x

) ñm co cñm co

c

n

n )(

M (M

Nhử vaọy dáng ủaởc tớnh cụ cuỷa ủoọng cụ khõng ủồng boọ khi thayủoồi tần soỏ theo quy luaọt ủiều chổnh hỡnh 6-2.

10

) (

n

b a

const f

U

const f

U

const f

Hình 6-2 Caực dáng ủaởc tớnh cụ cuỷa ủoọng cụ khõng ủồng boọ khi thay ủoồi tần soỏ theo quy luaọt ủiều chổnh U vaứ f

Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi tần nguồn

áp, cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động cơ KĐB trong nhiều ngànhcơng nghiệp Nĩ cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chấtđộng học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nĩi chung vàđộng cơ KĐB nĩi riêng Trước hết chúng ta ứng dụng cho các thiết bị cầnthay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc như các truyền động của nhĩmmáy dệt, băng tải, bánh lăn phương pháp này cịn được ứng dụng cho cảcác thiết bị đơn lẻ nhất là những cơ cấu cĩ yêu cầu tốc tốc độ cao như máy lytâm , máy mài Đặc biệt là hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cáchbiến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động cơ KĐB rơto lồng sĩc sẽ cĩ kếtcấu đơn giản vững chắc giá thành hạ cĩ thể làm việc trong nhiều mơi trườngNhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp

Đối với hệ thống này động cơ khơng nhận điện từ lưới chung mà từ một

bộ biến tần Bộ biến tần này cĩ khả năng biến đổi tần số và điện áp ra mộtcách độc lập với nhau Trong phần này đề cập đến hai nội dung : Nguyên lýđiều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số và các loại biếntần dùng trong hệ truyền động biến tần - động cơ KĐB

Mặt khác nếu bỏ qua độ sụt áp trên tổng trở dây quấn stato tức coi

Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh cả điện ápnguồn cung cấp Từ cơng thức trên ta thấy khi điều chỉnh tần số mà giữnguyên điện áp nguồn Us khơng đổi thì từ thơng động cơ sẽ biến thiên

*Khi ƒs giảm từ thơng φ của động cơ lớn lên làm cho mạch từ bão hồ vàdịng điện từ hố lớn lên Do các chỉ tiêu năng lượng xấu đi và đơi khi nhiềuđộng cơ cịn phát năng lượng quá mức cho phép

*Khi ƒs tăng từ thơng φ của động cơ giảm xuống và nếu mơmen phụ tảikhơng đổi thì theo biểu thức M = k.φ.I.n.cosφ ta thấy dịng điện rơto Ir phảităng lên.Vậy trong trường hợp này dây quấn động cơ chịu quá tải cịn lõithép thì phải non tải Ngồi ra cũng vì lý do trên mơmen cho phép và khảnăng quá tải của động cơ giảm xuống

Vì vậy để tận dụng khả năng động cơ một cách tốt nhất là khi điều chỉnhtốc độ bằng phương pháp biến đổi tần số người ta cịn phải điều chỉnh cảđiện áp và dịng điện theo hàm của tần số và phụ tải

Việc điều chỉnh này chỉ theo hàm của tần số cĩ đặc máy sản xuất cĩ thểđược thực hiện trong hệ kín Khi đĩ nhờ các mạch hồi tiếp điện áp ứng vớimột tần cho trước nào đĩ sẽ biến đổi theo phụ tải

Yêu cầu chính đối với đặc tính của truyền động điều chỉnh tần số đảmbảo độ cứng đặc tính cơ và khả năng quá tải trong tồn bộ dải điều chỉnh tần

số và phụ tải ngồi ra cịn cĩ thể cĩ vài yêu cầu về điều chỉnh tối ưu trong chế

độ tĩnh

b Các loại biến tần :

Gồm hai loại: Biến tần trực tiếp

Biến tần gián tiếp

*.Biến tần trực tiếp:

12

fs C Es Us

X s Rs Is

BT

U 1 ,f 1 U 2 ,f 2

Điện áp vào BT cĩ điện áp U1 và tần số f1 chỉ qua một mạch van là rangay tảI với tần số f2,U2.

*.Biến tần gián tiếp:

 Biến tần nguồn áp:

Đặc điểm là điện áp ra trên tải được định hình sẵn cịn dạng dịng điện tảilại Ýt phụ thuộc vào tính chất tải Việc điều chỉnh tần số điện áp ra trên tảiđược thực hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịchlưu Phương pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà khơng phụthuộc vào lưới

 Biến tần nguồn dịng :

Sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đã từng được sử dụng rộng rãi để điềukhiển tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha, rơto lồng sĩc Sơ đồ gồm một cầuchỉnh lưu và một cầu biến tần, mỗi tiristor được nối tiếp thêm một một điơtgọi là điơt chặn

Với những chỉ tiêu truyền động đã phân tích em chọn Hệ Truyền Động

Biến Tần Gián Tiếp Ba Pha Nguồn dịng Nh phân tích ở trên ta chọn loại

động cơ rơto lồng sĩc điều khiển bằng thiết bị biến tần Đây là hệ truyền động cĩ thể đáp ứng tốt những chỉ tiêu kỹ thuật đồng thời cĩ ưu điểm: lồng sĩc cĩ kết cấu đơn giản, vững chắc, giá thành rẻ Ta cĩ biểu đồ so sánh kinh

II: TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ.

Sơ đồ động học của cơ truyền động xe con của cầu trục.

i = 15

Fc=6400 N

Fco=3200 N

L=50m(tự chọn)

to1=100s(thời gian dõng xe để tháo tải trọng)

to2=150s(thời gian dõng xe để lấy tải trọng)

l

100 5 0

t t

*

%

* t

*

44 44 150 100 100 2

100 100 2 2

100 2

02 01

= + +

= +

8 0 1000

5 0 6400

=

-Cơng suất cản tỉnh khi xe cầu chạy khơng tải Ta cĩ hiệu suất η=0,73 ứng

với tải =1/2 tải định mức(theo đồ thị H2-2 trang 10 sách Trang bị điện điện

tử cho máy cơng nghiệp dùng chung)

73 0 1000

5 0 3200 1000

* P

* k

2

19 2 4 5 1 2

-Động cơ trên được chế tạo khơng cĩ hệ số tiếp điện quy chuẩn TĐ

%=44,44% nên phải quy về ddoongj cơ cĩ TĐ%=25%

Khi đĩ: Pđm’=Pđm*

% TD

% TD

tc

th = 4,644*

%

% ,

* , D

*

i

* v

b

360 6

4 0 14 3

15 5

= π

- Mơ men động cơ khi tải định mức:

R

* F

8 0 15

2 0

=

=

-Mơ men khi xe cầu chạy khơng tải Ta cĩ hiệu suất η=0,73 ứng với tải

=1/2 tải định mức(theo đồ thị H2-2 trang 10 sách Trang bị điện điện tử

cho máy cơng nghiệp dùng chung)

R

* F

73 0 15

2 0 3200 0

* M

* k

2

45 58 7 106 5 1 2

+

=(Với :k hệ số dự trữ được lấy theo kinh nghiệm thực tế vận hành, bài này talấy k=1,5 với xe cầu dùng ổ bi )

Sau khi tính tốn xong theo sổ tay tra cứu ta chọn động cơ roto lồng sĩckiểu MTK-31-8

•Kiểm nghiệm cơng suất động cơ

Sau khi chọn động cơ kiểm nghiệm lại theo những điều kiện sau:

+Kiểm tra trị số gia tốc cĩ thể đạt

Kiểm tra quá tải mơmen

M c max của động cơ trong trường hợp đầy tải tức G=G đm =120tấn*9,81m/s 2

M cmax = 106,7Nm

M dmđcơ =P đm / ω đm = 108,01

55 , 9 682

10 5 ,

=

Nm

Như vậy M đmđcơ >M cmax thoả mãn.

Kiểm nghiệm mơ men khởi động

Ta thấy điều kiện này cũng thoả mãn do động cơ cĩ

M kđ =2,9M đm

III: TÍNH TỐN CÁC PHẦN TỬ MẠCH LỰC

A Sơ đồ mạch lực:

• Các tham số chính của động cơ:

Udđm = 380V; Ifđm = 19,1A; cos ϕ dm= 0,76; P=7,5kW; nđm=682v/p

Thiết bị biến tần dịng 3 pha(h vẽ) Sơ đồ đơn giản làm việc tin cậy ,

đã từng được sử dụng rộng rải để điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều

3 pha, roto lồng sĩc Sơ đồ gồm một cầu chỉnh lưu và một cầu nghịch lưubiến tần Với cầu nghịch lưu trong thực tế kỹ thuật thường sử dụng các vanđiều khiển khơng hồn tồn, vì vậy cần cĩ các mạch khố cưỡng bức các vanđang dẫn, bảo đảm chuyển mạch dịng điện giửa các pha một cách chắc chắntrong phạm vi điều chỉnh tần số và dịng điện đủ rộng, ngồi ra các Tiristor

T1-T6 cịn sử dụng các diot D1-D6 nhằm cách ly giửa các tụ điện chuyểnmạch và dây quấn các pha của động cơ khơng đồng bộ để chúng khơng tạothành mạch cộng hưởng làm ảnh hưởng đến quá trình chuyển mạch

Cầu chỉnh lưu qua điện cảm san bằng Ld cung cấp cho mạch nghịchlưu dịng điện hằng Các Tiristor được điều khiển mở theo thứ tự1,2,3,4,5,6,1,2… Mổi Tiristor dẫn dịng, trong trường hợp lý tưởng,1/3 chu

kỳ, 2/3 chu kỳ(thực tế cịn lớn hơn một gĩc trùng dẫn) Tại bất kỳ thời điểnnào trừ giai đoạn trùng dẫn, chỉ cĩ 2 Tiristor dẫn dịng

Dịng điện mỗi pha cĩ dạng “sinus chữ nhật” gồm hai khối Các khốicách nhau một khoảng, trường hợp lý tưởng bằng Π/3 ;trong khoảng nàydịng điện pha tải bằng khơng

Các pha của Stato của động cơ, lần lượt nhận các dịng điện “sinuschữ nhật” lệch nhau 2Π/3, tạo ra từ trường quay mà tốc độ của nĩ quyếtđịnh bởi nhịp điệu xung điều khiển của cầu nghịch lưu Động cơ điện sảnsinh ra ở các pha các sức điện động tương ứng :

U U

A

I I I

I

s d

d s

s d d

s

3 , 391 76 , 0

* 6

* 3

* 220 cos

6 3 cos

6 3

5 , 24 45 , 2

* , 19 6

6

1 1

1

1 1

ϕ ϕ

π

π

π π

* Dịng chảy qua các van T1 → T6 và D1→ D6 chính bằng dịng chảy qua cácpha của stato động cơ I = 19,1A

* Điện áp ngược mở van phải chịu = Ud = 391,3 V

, U

A , A , I

c

c

6 782 3

391 2

2 38 1 19 2

Dùng để chọn cả T và D

⇒ Chọn Diơt loại B - 50 do Liên Xơ chế tạo cĩ các thơng số sau:

LoạI Itb(A) Uim(V) ∆U(V) Tốc độ quạt(m/s)

⇒ Chọn Tiristor loại TL - 250 cĩ các thơng số sau:

LoạI I(A) Uim(V) ∆U(V) Toff(µs) Ig(V) Ug(V) du/dt(V/µs)

* Tụ chuyển mạch C1 - C6 được tính theo cơng thức

2

m n

m max

m

1 m

I f

U 202 , 0 L f U

f I 91 , 0 666

- In: dịng định mức = 19,1A

- L: điện cảm một pha (rơto+stato) = 2x5,4.10-3H

- Um: biên độ cực đại điện áp dây = 380V

2 3

50 4 12

380 202 0 10 8 10 100 380

50 4 12 91 0 666

=

, ,

,

, , ,

I

U L

∆

×

=

3 134 , 0

ω

π

Trong đĩ ∆Id=(0,05 - 0,1) Id

) H ( , , ,

, ,

5 24 05 0 314

3 391 3 134 0

6 3

2

U

U cos cos

U

d = α ⇒ α = ×π = π

⇒α=640

- Dịng trung bình chảy qua T1-T6

) A ( , , I

tb 8 17

3

5 24

=

- Điện áp ngược đặt lên mỗi van:

) V ( ,

* U

, cos

I

I sdN = 2 N 1 − ϕ = 2 × 19 1 1 − 0 76 = 13 23

2.Tính dịng danh định tạo mơmen quay I sqN

) A ( , I

I

I sqN ≈ 2 N2 − sdN2 = 23 54

3 Hằng số thời gian roto T r ở chế độ danh định.

s , ,

,

, I

I T

sdN rN

sqN

23 13 85 99

sdN

I 3

U I

I cos sin

=

σ

1 19 3

220 54

23

23 13 76 0 65

, ,

, ,

220 2 3

2

, ,

,

X

, X

L L

.

X

s

h m m

s

3 314

6 Tính hệ số tiêu tán tổng σ và T s

s , ,

, R

L T

) ( , ,

, ,

I f

X I R

R

) H ( , f

X L

, ,

, X X

s

s s

sqN N

n sdN rN r s

N

n s

n

1783 0 164 2

0386 0

164 2 54

23 314

11 12 23 13 9985 2

0386 0 2

1225 0 11 12

483 1

7.Điện cảm tản stato động cơ

) H ( , ,

Máy phát tốc là thiết bị đo tốc độ trong hệ truyền động Mạch nguyên lý

đo tốc độ bằng máy phát tốc một chiều

Khi từ thơng máy phát tốc khơng đổi điện áp đầu ra máy phát tốc

Khi cĩ bộ lọc đầu ra thì hàm truyền máy phát tốc

10 38

71 60

2

, ,

K s / rad , ndm

dm= π = → ω = ≈

ω

( )

P ,

, p

F

140

r2 r1

10

R

R Uv

Ur

=>hệ số khuyếch đại của OA bằng:133

Chọn R1=1k Ω => R2=133k Ω

CHƯƠNG III: TỔNG HỢP HỆ ĐIỀU KHIỂN

I Luật điều chỉnh từ thơng khơng đổi.

Từ các quan hệ tính mơmen cĩ thể kết luận rằng nếu giữ từ thơng máyΨhoặc từ thơng stator Ψ s khơng đổi thì mơmen sẽ khơng phụ thuộc vào tần số

và mơmen tới hạn sẽ khơng đổi trong tồn bộ dải điều chỉnh Nếu coi RS = 0thì:

const U

U

dm 0

sdm 0

S

ω

= ω

= Ψ Tuy nhiên ở vùng tần số làm việc thấp khi mà sụt áp trên điện trở stator

cĩ thể so sánh được suạt aps trên điện cảm mạch stator khi đồng thời từthơng cũng giảm đi và do đĩ mơmen tới hạn cũng giảm đi

Cĩ thể thiết lập được chiến lược điều chỉnh để giữ biên độ từ thơng rotorkhơng đổi: Ψr = const Ở phần mơ tả động cơ khơng đồng bộ, hoặc dựa vào

sơ đồ thay thế ta cĩ thể tính được từ thơng rotor và phương trình cân bằngmạch rotor ở dạng các thành phần vector trên các trục toạ độ ox và oy:

sdm

s

I I

sdm

s

ωω

1