Thiết kế hệ điều khiển truyền động cho cơ cấu di chuyển xe con cổng trục L = 15m

Báo Cáo Bài Bài Tập LớnMôn: Trang Bị Điện Máy Xây Dựng và Giao Thông Lớp: Trang bị điện trong công nghiệp và GTVT Giáo viên hướng dẫn: Th.s Trần Văn Khôi Sinh viên thực hiện: Phạm Trọng

Báo Cáo Bài Bài Tập Lớn

Môn: Trang Bị Điện Máy Xây Dựng và Giao Thông Lớp: Trang bị điện trong công nghiệp và GTVT

Giáo viên hướng dẫn: Th.s Trần Văn Khôi

Sinh viên thực hiện: Phạm Trọng Thuận

Đề bài: Thiết kế hệ điều khiển truyền động cho cơ cấu di chuyển xe con cổng trục

- Tải trọng hàng: 35tấn

- Tải trọng móc và cáp: 2.5 tạ

- Tải trọng xe: 3.5 tấn

- Tốc độ di chuyển định mức: 35m/phút

- Tốc độ gió cho phép làm việc: 40km/h

- Khẩu độ: 15m

- Yêu cầu điều khiển 3 cấp tốc độ làm việc

- Loại động cơ truyền động: động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc 2 cấp tốc độ, điều khiển thay đổi số cặp cực và thay đổi điện áp động cơ (hoặc nối thêm cuộn kháng nối tiếp stator)

Yêu cầu: Động cơ thay đổi số đôi cực (cuộn cảm )

-Xây dựng mạch động lực, báo cáo tính năng

-Tính chọn thiết bị

-Xây dựng mạch động cơ (mạch rowle,kích thước)

-Chọn các thiết bị

-Xây dựng sơ đồ đi dây

Bài làm:

I. Tính chọn động cơ

- Công suất kéo tải định mức

- Trong đó : + F1 lực cản bánh xe Wt.f ( Wt tải trọng đè lên bánh xe

f hệ số ma sát lăn: f=0.005) + : hiệu suất truyền ta chọn

+v: tốc độ nâng tải : 35m/phút = 0.583m/s

vậy ta có = 13,4 (kw)

- Công suất sức cản gió

N3 =

F3 =2,5.A.q lực cản của gió

A diện tích tác dụng của nó 0,5m2-1 tấn

Q lực tác dụng/ đơn vị diện tích

A = m2

q =.vgió

Vgió =40 km/h =11,11 m/s => q=77,16

 F3 =2,5.19,375.77,16 =3737,44 (N)

N3 =

- Công suất gia tốc

+ Phần quay N4 =

M4 =Jt =Jt

Jt: momen quán tính quy về trục động cơ

Chọn ndm=735v/p

Ta thời gian gia tốc yêu cầu ta=5s

-Ta có: M4= =61,57

=> N4 = 4,74

-Phần tịnh tiến:

F5 = (KN)

==4547,4

 N5 ===3,1

Chọn động cơ ta có:

P=Max (N1+N3;

F hệ số phát huy công suất động cơ: f(1,6 =>2,5) chọn f=1,6 P= Max (15,95 ; 14,89)

Chọn động cơ roto lồng sóc có các tham số sau:

Loại động cơ: A02-81-84

Pdm(KW) :19/28

Sdm% : 2/2,65

cos =0,79/0,93

Imm/Idm=7

=1,2/1,0

2/2

Jt =3,6 (kg.m2)

Ndm = 7,35(v/p) _1460

Động cơ làm việc dạng ngắn hạn lặp lại

-Hệ số đóng điện : 5%

-Tỷ số truyền : I =

=

= 19,79

Hiệu suất : 0,88/0,88

Chọn hộp giảm tốc:

Công suất động cơ : 20kw

Tỉ số truyền: i=20

Chọn phanh hãm có : Mphanh

44,366 ( N.m)

*Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi số cặp cực

ta có công thức sau:

W , n=

Trong đó : n tốc độ động cơ

F_tần số

P_số cặp cực

Theo công thức trên ta thấy: để thay đổi tiết diện động cơ không đồng bộ ta có thể thay đổi số cặp cực mới

-Để thay đổi đôi cực p ta thay đổi số cách đấu dây và cách thay đổi chiều dòng điện đi trong các cuộn dây mỗi pha stato của động cơ

hình 1 Cuộn day mác nối tiếp số đôi cực là p

hình 2 Cuộn day mác song song số đôi cực là p/2

-Giả sử lúc đầu cuộn dây được nối như hình (1) khi đó số cặp cực là p nếu bây giờ thay đổi như hình (2) ta được số đôi cực là p/2 theo công thức:

N= ta thấy tốc độ tang lên gấp đôi

-Theo giả thiết trên ta xấy dựng được mạch thay đổi tốc độ động cơ Kđb bằng cách thay đi số cặp cực như sau:

+Lúc đầu ta để cuộn dây nối tam giác với số cặp cực là p các cuộn dây sẽ mắc nối tiếp với nhau rồi chuyển sang nối sao kép các cuộn dây nối song song với p giảm

đi một nửa

-Sơ đồ thay đổi số cặp cực: đổi từ nối tam giác sang nối so kép

hình 3 Sơ đồ nối tam giác hình 4 Sơ đồ nối sao kép

hình 4 Sơ đồ nối sao kép

Đổi nối từ tam giác sang sao kép

P∆ = 3.U.I.Ƞ.cosµ

Pyy= 2U.I Ƞ.cosµ

Ta có tỷ số = 1.15

Thực tế coi như không đổi

Vậy đổi nối từ tam giác sang sao kép là kiểu thay đổi tốc độ P = const

P không đổi n tăng gấp đôi -> M giảm đi 1 nửa

Ta có đặc tính cơ như sau :

Mác cuộn kháng vào mạch stato giẩm điện áp cấp vào cho động cơ dẫn đến làm giảm tốc độ của động cơ

Đường đặc tính cơ như sau:

• Ưu và nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm

- Thiết bị đởn giản giá thành hạ

- Các đường đặc tính cơ cứng và tổn thất phụ không đáng kể

- Động cơ làm việc chắc chắn

- Điều chỉnh và khống chế tốc độ khá đơn giản

Nhược điểm

- Kích thước động cơ lớn

- Phạm vi điều chỉnh không rộng lắm Dmax = 8

- Chỉ cho những tốc độ cấp với độ nhảy cấp khá cao

- Cấu tạo động cơ phức tạp nặng nề

II. Mạch động lực:

L1 L2 L3

K7

K7

K7

A B C

-Chọn thiết bị

+Cầu dao: là khí cụ đống cắt đơn giản nhất được sử dụng trong mạch điện,thường dung để đóng cắt mạch điện công suất nhỏ và không yêu cầu thao tác đóng

 Chọn cầu dao có: điện áp định mức 500v

Dòng điện định mức 30 A

+Cầu trì:bảo vệ mạch khi quá tải,quá dòng

 Chọn cầu trì có các thông số

Ic=30A

+Công tắc tơ:dung để đóng cắt từ xa tự động hóa bằng nút ấn

 Chọn công tác tơ có:

Điện áp định mức : Udm=220v

Dòng điện định mức: Idm=30A

+Role nhiệt : bảo vệ mạch điện và động cơ bị quá tải

+Cuộn kháng L1: hỗ trợ khởi động giảm dòng mở máy

L2: giảm tốc độ động cơ ( cuộn kháng thay tiết diện động cơ ) +Phanh hãm dừng được

III. Mạch diều khiển:

0 1 2 3 1

2 3

Ku

K1

K2

K5

K6

K7

K4

KM

Rth

K3 Rth

K2 K1

-Aptomat: Khí cụ dung để tự động đóng cắt mạch điện, để bảo vệ quá tải, ngắn

mạch, sụt áp

+Chọn aptomat 1 cực G4CB1050C có :

Idm = 30A

Điện áp:230/400V

-Role điện áp:dung để bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp làm việc tăng hoặc giảm vượt quá mức quy định

-Role thời gian:là thiết bị tạo thời gian duy trì cần thiết khi truyền tìn hiệu từ 1 role(hay thiết bị khác) trong sơ đồ đo role thời gian dùng để giới hạn thòi gian quá tải của thiết bị, tưh động mở máy được nhiều cặp biến trở mở máy

-Cuộn dây:cấp điện cho công tắc tơ

-Nguyên lý làm việc của mạch điều khiển:

+Đóng aptomat ( mạch hoạt động bình thường)

+Tay chang ở vị trí không nguồn qua Kvlàm cho Ku đóng

-Gặt tay chang sang vị trí 1 điện đi qua K1 làm cho K1 tiếp điểm thường mở của nó đóng lại, K1 đóng làm cho dòng điện qua cuộn dây Kmlàm cho tiếp điểm thường hởcủa Km đóng lại, Km đóng cấp nguồn điện cho phanh, phanh nhả ra,đồng thời điện được cấp cho cuộn dây K5 làm cho tiếp tiếp điểm thường hở nó đóng lại mạch điện đi từ K1=>K3=>K4=>K5 động cơ được nối theo hình tam giác với tốc độ 735(v/p) sau một thời gian K3 đóng lại cuộn dây Rth được cấp điện sau một khoảng thời gian tiếp điểm thường mở đóng chậm của nó đóng lại và cấp điện cho cuộn dây K3 làm cho tiếp điểm thường hở của K3 đóng lai cắt điện kháng ra khỏi mạch (thời gian K3 đóng lại trùng với thời gian mở máy )

-Gặt tay chang sang vị trí 2 K1 K3 tương tự như trên , tiếp điểm thường hở K1 đóng lại mở phanh,đồng thời K5,K7 đóng lại mạch điện đi từ K1=>K3=>K4=>K6 động cơ nối theo kiểu sao kép quay với tốc độ 1470(v/p)

-Gặt tay chang sang vị trí 3:K1 K3 Km hoạt động tương tự như vị trí thứ nhất.K1 mở cấp điện cho Km làm phanh nhả ra, đồng thời cuộn dây K6,K7 được cấp điện làm cho tiếp điểm thường hở nó đóng lại,cuộn dây K4 được cấp điện tiếp điểm thường đóng của nó mở ra mạch đi qua K1,K3 cuộn kháng với động cơ nối sao kép làm giảm tốc độ động cơ

-Đưa tay chang sang vị trí 1’,2’,3’ lần lượt chế độ làm việc của nó tương tự với các chế độ ở bên 1,2,3 nhưng động cơ quay ngược lại do K2 đóng lại đảo chiều điện áp cấp vào cho mạch

-Các chế độ bảo vệ:

Bảo vệ điểm 0 khi làm việc tay chang phải ở vị trí 0 cuộn dây Rư mới được cấp diện từ đó làm cho tiếp điểm thường hở của nó đóng lại,Ku đóng mạch điều khiển mới được cấp điện , khi làm việc nếu tay chang không ở vị trí 0 mạch sẽ không hoạt động được

-Bảo vệ quá tải,ngắn mạch:Aptomat

-Bảo vệ dòng:role nhiệt

-Từ thông số động cơ ta có:

Nối tam giác:Sdm=2%

=2=

N=735 v/p

 Mdm=246,87 (N.m)

Ta có: Sth=Sdm.(λ +

=0,02.(2.)

=0,075

M= => Mth= = 495,7(N.m)

-Nối sao kép: Sdm=2,65%

=2=

N=1470v/p

Mdm=123,435(N.m)

Sth=Sdm.(λ + = 0,099

M= => Mth=

IV. Đường đặc tính cơ

V. Sơ đồ đi dây – tủ điều khiển

A B C

L N

Phanh

K3

K4

Role nhiet Ku

K7